[ESTUDO]
Acid-base homeostasis: Latent acidosis as a cause of chronic diseases
Homeostase ácido-base: Acidose latente como causa de doenças cronicas
AUTORES:
Jürgen Vormann – Nutricionista, Professor de Bioquímica
(Institute for Prevention and Nutrition, Ismaning/Munich, Germany)
https://www.researchgate.net/profile/Juergen_Vormann
Thomas Goedecke – Doutor de Ciências Naturais
(European Medicines Agency | EMA · Pharmacovigilance and Epidemiology)
https://www.researchgate.net/profile/Thomas_Goedecke
No ser humano saudável, o sangue tem um valor de pH de 7,4. Mesmo ligeiros desvios deste valor podem levar a distúrbios graves no metabolismo que podem até ser fatais.
É por esse motivo que os sistemas de tamponamento do corpo garantem que o pH do sangue é mantido entre limites muito estreitos de 7,37 e 7,43.
Esses sistemas de tamponamento (buffers) ligam e neutralizam os prótons adicionais (íons H+) ou íons hidróxido (íons OH-) associados respetivamente a acidez excessiva ou alcalinidade excessiva e, assim, impedi-los de influenciar imediata e marcadamente o metabolismo. A fim de manter o funcionamento metabólico ideal e a capacidade de tamponamento a longo prazo, o organismo também está dependente da constante regeneração dos sistemas tampão.
Regulação fisiológica da homeostase ácido-base
O que foi dito acima pressupõe a regulação precisa da homeostase ácido-base, a qual envolve muitos fatores. Além das caraterísticas tamponantes do sangue e dos compartimentos extracelulares e intracelulares, a troca de gases nos pulmões e os mecanismos de excreção dos rins são componentes essenciais deste sistema regulatório, e todos precisam estar em equilíbrio funcional entre si.
O tampão bicarbonato é de importância vital para manter o pH do sangue constante, mas as proteínas plasmáticas bem como a hemoglobina e o tampão fosfato também desempenham um papel como eliminadores de H+ ou OH-. A elevada capacidade de resposta rápida dos sistemas tampão produz uma rápida e constante regulação do pH do sangue.
Além da água, dióxido de carbono transitório – o produto intermediário da protonação do bicarbonato (HCO3-) – é produzido pela dissociação de ácido carbônico; e expirado através dos pulmões e, como resultado, os íons H+ são efetivamente eliminados. No entanto, uma vez que o HCO3- é também removido ao mesmo tempo, não existe uma efetiva redução da carga ácida.
Embora a acidose aguda possa geralmente ser evitada pela expiração de dióxido de carbono, os sistemas tampão dos rins são os principais responsáveis pela excreção efetiva dos íons H+ liberados nos processos de quebra de vários ácidos.
Essa excreção é necessária porque a produção de prótons (por exemplo, via metabolização de aminoácidos – contendo enxofre – vindos da proteína) de uma dieta normal excede a absorção de substâncias alcalinas.
A dieta moderna, na qual existe um consumo proporcionalmente elevado de proteína em comparação com o consumo de frutas e vegetais que fornecem substâncias alcalinas, contribui para a acidificação diária do corpo.
Um exemplo particular de acidificação é a que ocorre devido ao consumo de bebidas contendo ácido fosfórico.
Jejuar (ou seja, redução do peso corporal por não comer) aumenta a acidificação do corpo através do aumento da formação de cetoácidos resultantes da decomposição de ácidos graxos, e o mesmo acontece quando há um aumento da produção de ácido lático sob condições anaeróbicas, como produto final da glicólise durante as atividades desportivas.
No que diz respeito ao tamponamento dos íons H+, são de grande importância as substâncias vegetais alcalinas na forma de ânions orgânicos metabolizáveis que podem neutralizar o ácido produzido no metabolismo proteico. Durante a dissociação desses sais, ânions orgânicos são liberados podendo então – dependendo da constante de dissociação do grupo ácido – aceitar íons H+. Os ácidos orgânicos produzidos são neutralizados, sendo decompostos em água e dióxido de carbono (CO2) e garantindo dessa maneira que prótons são eliminados do organismo. Usando como exemplo o citrato de sódio, os cátions restantes (Na+) estão disponíveis para reabsorção da urina primária no rim em troca de íons H+. Dessa maneira, a neutralidade da carga é mantida e o ácido é eliminado do corpo.
Assim, pode-se ver que o nível de ingestão de ânions orgânicos representa um fator importante na regulação da homeostase ácido-base.
Definição de acidose latente e suas manifestações
Comparado com as clinicamente raras manifestações de acidose respiratória ou metabólica, caracterizadas por uma diminuição no pH do sangue, a acidose latente é muito mais comum.
Na maioria dos casos, existe uma ligeira alteração do pH do sangue no sentido ácido dentro da faixa normal e a capacidade tampão total do sangue diminui.
O termo “latente” refere-se a uma condição cronica, sem sintomas agudos, e que apenas é clinicamente detetável determinando a capacidade tampão intracelular e extracelular e a excreção efetiva de ácido através dos rins.
Convém mencionar que a acidose latente afeta uma ampla seção transversal da população.
A causa do aumento da acidificação é, acima de tudo, o elevado teor de proteína nos alimentos consumidos que, quando acoplado com a função renal em declínio associada ao aumento da idade, origina a acidose latente [1].
Com o aumento da idade, a capacidade dos rins de excretar ácidos diminui progressivamente [2, 3]. Como é mostrado na figura abaixo, o pH do sangue diminui dentro da faixa normal com o passar dos anos, mas ao mesmo tempo a concentração do tampão bicarbonato no plasma também diminui.
Por sua vez, isso não apenas resulta em um aumento do consumo minerais tamponantes das reservas ósseas, mas também tem efeitos prejudiciais em várias funções metabólicas, como o aumento da degradação muscular que é frequentemente observada em idosos [3]. O declínio da função renal relacionado com a idade juntamente com uma constante elevada ingestão de proteínas exacerba a acidose latente e seus efeitos nocivos na saúde.
Mecanismos de compensação da acidose latente
Atualmente, os efeitos patológicos e bioquímicos da acidose latente na osteoporose, diabetes, hiperuricemia, gota ou função renal diminuída são indiscutíveis.
Essas ligações foram finalmente reconhecidas por causa da muito eficiente contra-regulação homeostática do organismo que visa manter constantes as concentrações de bicarbonato e prótons e, portanto, o valor do pH do sangue.
Os mecanismos de regulação foram parcialmente explicados nos anos mais recentes [4]. Os mecanismos de adaptação dos rins desempenham um papel essencial na compensação da acidose latente induzida pela dieta. Eles estão representados na figura abaixo.
Existem quatro mecanismos básicos que compensam a acidose latente.
Excreção aumentada de íons amônio (NH4+)
Amônia (NH3) – que é produzida nas células tubulares renais e que se difunde livremente através de membranas – combina-se com íons H+ na urina primária para formar íons amônio (NH4+) que dificilmente podem difundir-se para trás sendo por isso excretados na urina (proton trapping – captura de prótons).
Consequentemente, a maioria do ácido renal é excretado ligado à amônia (NH3). A amônia é formada nas células tubulares a partir da quebra do aminoácido nitrogenado – glutamina.
Quando a acidose se instala, a atividade das enzimas que degradam a glutamina (glutaminase, glutamina-desidrogenase, etc.) aumenta.
Consequentemente, existe um aumento do consumo de glutamina e posteriormente de outras fontes de aminoácidos fornecedores de nitrogênio.
Assim, a acidose latente ligeira também leva ao aumento da atividade dos sistemas de degradação de proteínas através da produção de ubiquitina e proteassomas C2 / C3 no sistema muscular com uma perda correspondente de mioproteína.
Aumentando a ingestão de alimentos alcalinos, a perda de nitrogênio causada pela acidose latente ligeira pode ser evitada em mulheres na pós-menopausa [5].
Aumento da secreção de prótons (H+) nos túbulos renais
Mesmo com acidose ligeira, a quantidade e atividade do trocador de íons Na+ / H+ nos rins aumenta, resultando em excreção aumentada de íons H+ com reabsorção simultânea de Na+.
Redução da excreção urinária de citrato
Com a acidose, a relativa reabsorção de citrato 3– (o ânion trivalente negativamente carregado do ácido cítrico) da urina primária aumenta. A compensação ocorre pelo seguinte mecanismo:
A absorção de citrato3 – nas células tubulares ocorre principalmente na forma protonada, isto é, H-citrato2–. A atividade do transportador de citrato aumenta portante com a redução do pH.
Intracelularmente, o citrato3– é convertido pela aceitação de prótons adicionais pelo ácido cítrico não carregado, que é então neutralizado através da decomposição em dióxido de carbono e água. Através da absorção de uma molécula de citrato3– da urina primária, 3 íons H+ podem portanto, ser eliminados. Em resultado disso, a concentração de citrato na urina primária diminui.
No entanto, o citrato é essencial para complexar iões cálcio (Ca2 +). A falta de formação de complexos de citrato de cálcio solúveis aumenta a concentração urinária de íons Ca2+ livres e portanto, aumenta a disponibilidade de cálcio para formar cálculos renais, por exemplo com ácido oxálico.
Aumento da liberação de minerais dos ossos
Por um lado, a acidose ligeira leva a remoção de minerais da matriz óssea; por outro lado, a acidose resulta em um aumento na atividade dos osteoclastos (responsáveis pela decomposição óssea) e inibição da atividade dos osteoblastos (responsáveis pela formação óssea).
No final das contas, a excreção renal de íons Ca2+ aumenta, e consequentemente o risco de formação de cálculos renais também aumenta, como descrito acima.
Efeitos da acidose latente no cálcio e no metabolismo ósseo
Epidemiologia e implicações alimentares
Com acidose experimental, primeiramente ocorre uma redução da capacidade tampão do sangue, então, com um maior aumento da carga ácida, ocorre uma redução da capacidade tampão intracelular e uma pressão sobre a capacidade tampão do osso. E, finalmente, com mais aumento da carga ácida o tamponamento é conseguido com a liberação de minerais do osso [6].
Pesquisas realizadas nos anos sessenta já indicavam a hipótese que uma das causas significativas de osteoporose é a elevada carga ácida da dieta [7].
Numerosos estudos epidemiológicos estão disponíveis indicando a relação óbvia entre o tipo de dieta e o desenvolvimento de osteoporose.
A influência de uma dieta vegetariana na densidade mineral óssea é baseada no efeito significativo do conteúdo dietético de ácido e base: um conteúdo alcalino mais alto está correlacionado com uma densidade mineral óssea mais alta [8].
Um estudo comparativo envolvendo mulheres onívoras e vegetarianas [9] mostrou que uma alta proporção alimentos geradores de alcalinidade leva a uma clara melhora no balanço de cálcio em vegetarianos.
Apesar da ingestão igual de cálcio em ambos os grupos, as mulheres que consumiram uma dieta mista demonstraram não apenas uma maior excreção de ácido, mas também uma excreção significativamente maior de cálcio.
Para mulheres na pré-menopausa, verificou-se uma correlação entre a ingestão de alimentos alcalinos e a densidade mineral óssea [10].
Embora a ingestão de alimentos com componentes alcalinos (especialmente potássio e magnésio) e o alto consumo de frutas e vegetais tenham sido correlacionados com um aumento da densidade mineral óssea em um estudo em idosos, o mesmo não se verificou para o teor de cálcio da comida [11].
Nenhuma associação com outros componentes alimentares, por exemplo o cálcio ingerido ou ingestão calórica total, foi encontrada neste estudo.
Estudos epidemiológicos recentes sobre os efeitos nutricionais na perda óssea durante a transição para a menopausa demonstraram que com a diminuição endógena da produção de ácido, a densidade mineral do osso femoral aumentou significativamente em mulheres na pré e perimenopausa [12].
Outro estudo epidemiológico mostrou que embora o estado de menopausa e a terapia de reposição de hormônios domine a saúde óssea da mulher, a dieta pode influenciar a perda óssea inicial pós-menopausa com ingestão de frutas e vegetais protegendo contra a perda óssea pré-menopausa [13].
Estas descobertas são confirmadas pelos resultados de um estudo que investigou a relação entre a ingestão dietética de potássio e proteína, a produção efetiva de ácido endógeno e a potencial carga ácida renal e marcadores de saúde óssea. Baixo teor de potássio dietético e altas estimativas de ácido endógeno proveniente da dieta estavam associadas a baixa densidade mineral óssea no colo do fémur e coluna lombar em mulheres na pré-menopausa e marcadores aumentados de reabsorção óssea em mulheres na pós-menopausa [14].
De um modo geral, os dados epidemiológicos indicam uma correlação entre a ingestão de substâncias ativas alcalinas provenientes de frutas e vegetais e a correspondente carga ácida dietética ao longo dos anos e seus efeitos sobre o cálcio e o metabolismo ósseo do ponto de vista da osteoporose.
Confirmação por estudos de intervenção
Os estudos de intervenção confirmam amplamente os efeitos fisiológicos da acidose latente. Em experimentos com animais, ficou demonstrado que, devido unicamente a uma dieta alta em proteína, a formação óssea em ratos jovens foi prejudicada [15]. Outro estudo mostrou que um excesso de carga ácida foi artificialmente causado por um aumento da ingestão de proteínas [16].
Como esperado, a excreção renal efetiva de ácido aumentou (sendo a soma de amônio e ácidos tituláveis) e também se verificou excreção de cálcio. No entanto, devido à ingestão concomitante de bicarbonato de sódio como fornecedor de alcalinidade, um balanço negativo de cálcio pode ser evitado e a superacidificação do organismo induzida por proteínas foi neutralizada.
Os efeitos positivos de uma alta ingestão de substâncias alcalinizantes também foram comprovados em estudos de intervenção com mulheres na pós-menopausa: o aumento da ingestão de alcalinizantes originou tanto uma redução na degradação de osso e um aumento na formação óssea [17].
Graças a uma redução da ingestão de proteínas, a excreção de cálcio e, portanto, o risco de cálculos renais podem ser reduzidos em pacientes com hipercalcemia [18].
Em um estudo controlado por placebo, em que se comparou o tratamento com minerais alcalinos com um grupo placebo para quase todas as síndromes envolvendo o trato gastrointestinal, o sistema músculo-esquelético, sistema cardiovascular, pele e a tendência para se cansar facilmente, uma considerável melhora dos sintomas ficou demonstrada [19].
Além disso, parâmetros laboratoriais (por exemplo, excreção de ácidos, colesterol sério – colesterol no sangue) melhoraram significativamente por meio da terapia alcalina.
Tratamento com sais alcalinos como o citrato de potássio é capaz de reduzir a reabsorção óssea. (Notar que durante a reabsorção óssea, a estrutura óssea é dissolvida e digerida pelos ácidos e enzimas produzidos pelos osteoclastos, ou seja há perda de osso). Esse efeito de suplementação de citrato de potássio no metabolismo ósseo foi investigado em 46 mulheres na pós-menopausa com baixa densidade óssea. Um grupo recebeu suplementação de citrato de potássio durante 3 meses (0,08 – 0,1 g por kg de peso corporal diariamente), outro grupo serviu de controle. A avaliação de eletrólitos e parâmetros relacionados à homeostase ácido-base, e marcadores de remodelação óssea e da função renal mostraram uma diminuição significante da excreção líquida/efetiva de ácido somente mediante suplementação de citrato. Além disso, a excreção urinária de marcadores de reabsorção óssea diminuíram indicando que a ingestão de citrato afeta positivamente a saúde óssea [20].
A substituição equimolar de cloreto de sódio e cloreto de potássio dietético por sódio alcalino e bicarbonato de potássio sob condições de homeostase metabólica, neutralizando desta forma a carga ácida dietética, resultou não apenas em retenção de cálcio e redução da excreção renal de marcadores ósseos, como também diminuiu o cortisol plasmático médio diário e a excreção urinária de tetra-hidrocortisol [21].
Outros fatores endócrinos relevantes para o osso, como o hormônio paratireóide ou a vitamina D não foram afetados.
Portanto, a acidose metabólica LIGEIRA pode estar associada a um estado de excesso de cortisol. Este aumento da secreção de cortisol e a concentração plasmática induzida pela acidose pode desempenhar um papel nas alterações leves induzidas pela acidose no metabolismo ósseo também.
Dieta e jejum
Fazer dieta e jejuar provoca alterações críticas da homeostase ácido-base.
Por exemplo, apenas por causa da ingestão de bicarbonato de sódio, o cálcio liberado dos ossos, em mulheres jovens, que desenvolveram cetoacidose em resultado do jejum poderia ser evitado [22].
De um modo geral, as dietas modernas contribuem para um aumento da acidose metabólica e maior perda óssea como demonstrado pelas dietas baixas em carboidrato e ricas em proteínas (Atkins). Fazer este tipo de dieta por seis semanas pode de fato ajudar um indivíduo a perder peso, mas aumenta consideravelmente a carga ácida e resulta em acidose latente com o aumento do risco de formação de cálculos renais, balanço negativo de cálcio e aumento do risco de perda óssea [23].
A proteína animal ou vegetal é prejudicial para a saúde óssea?
A julgar pelos estudos mais recentes, proteínas alimentares de diferentes fontes parecem ter efeitos diferentes no metabolismo ósseo. Mulheres idosas que consumiram um alta proporção de proteína animal em sua dieta mostraram uma perda mais rápida de densidade óssea e maior risco de fraturas no quadril do que mulheres com baixa proporção [24]. No último grupo (baixa proporção de proteína animal), descobriu-se que menos mulheres tiveram fraturas de quadril durante um período de observação de 7 anos.
Alimentos de origem animal contêm substâncias predominantemente formadoras de ácidos – ao invés, a proteína de origem vegetal vem acompanhada de substâncias alcalinizantes.
A função protetiva que o consumo elevado de vegetais, e não de proteína animal, pode ter também foi confirmada em estudos internacionais. A incidência de fraturas no quadril difere nas populações de diferentes países e está diretamente correlacionada com o nível de consumo de proteína animal das diferentes culturas.
A análise dos dados da incidência de fraturas no quadril em 33 países em relação às respectivas características específicas do país no que toca ao consumo per capita de alimentos de origem animal e vegetal mostrou que a incidência de fraturas no quadril é mais baixa em países com baixa ingestão de proteína animal [25].
No entanto, estudos mais recentes com crianças indicam que o consumo de proteínas geralmente não é prejudicial à saúde óssea porque em crianças, a longo prazo, a ingestão de proteínas na dieta parece agir anabolicamente na força óssea diafisária durante o crescimento. Isso pode pelo menos parcialmente, ser negado se a carga ácida potencial renal da dieta for alta, isto é, se a ingestão de minerais alcalinizantes, conforme proporcionado por um alto consumo de frutas e legumes, for baixa.
Crianças com maior carga ácida potencial renal (PRAL) da dieta, no entanto, demonstraram menor conteúdo mineral ósseo e a ingestão de cálcio a longo prazo não foi associada a qualquer variável óssea.
Proteínas e minerais alcalinizantes são descritos como tendo um papel cada vez mais importante e influente no status ósseo, em crianças e adolescentes [26].
Mecanismos dos efeitos do ácido na função das células ósseas
A homeostase para a manutenção de um ambiente fisiológico de pH estável geralmente funciona apenas à custa do conteúdo mineral ósseo porque a acidose latente causa a liberação de cálcio do osso, tamponando os prótons adicionais.
A acidose metabólica estimula primeiro a liberação físico-química de minerais (diminuição do teor de sódio, potássio, carbonato e fosfato nos ossos) e subsequentemente a absorção óssea, mediada pelas respetivas células.
A acidose resulta em um aumento na atividade de decomposição óssea ou respetivamente nas células que reabsorvem o osso (osteoclastos) e inibição da células que formam osso (osteoblastos).
Os genes que regulam a reação imediata inicial dos osteoblastos são inibidos tal como os genes que controlam a formação de matriz óssea; essa inibição genética leva a uma redução geral da remodelação e formação óssea.
Vários estudos in vitro com células ósseas cultivadas artificialmente confirmaram as suas características de potentes tampões ácidos [27].
A figura abaixo mostra que o fluxo líquido de cálcio em células ósseas artificiais está dependente do valor de pH do ambiente circundante.
Quando o valor de pH está abaixo de 7,4 – o cálcio flui das células ósseas para o meio circundante, enquanto que uma absorção efetiva de cálcio é detetável apenas com um valor de pH acima de 7,4.
Efeitos da acidose latente na função do tecido conjuntivo
O tecido conjuntivo é uma importante via de trânsito para produtos metabólicos como oxigênio, dióxido de carbono, nutrientes, eletrólitos, água, ácidos e bases.
Mesmo pequenas alterações no pH do sangue levam a uma mudança nas características físico-químicas dos proteoglicanos (proteínas constituintes do tecido conjuntivo). Esses proteoglicanos fazem trocas diretamente com o fluido extracelular.
Os proteoglicanos são compostos de um componente proteico e um componente glucosaminoglicano, que contém uma multiplicidade de grupos funcionais de carga negativa (por exemplo, resíduos de sulfato R~O- SO3-). Essa carga negativa permite a ligação de moléculas de água que contribuem para a elasticidade e flexibilidade do tecido conjuntivo.
Com a acidose latente, a carga negativa dos resíduos de sulfato diminui e a capacidade de ligação à água também diminui reduzindo a elasticidade e flexibilidade do tecido conjuntivo.
Também na cartilagem, os proteoglicanos com as moléculas de ácido hialurônico que estão vinculadas a eles representam um complexo polianiônico de alto peso molecular que forma o importante componente compressível da cartilagem por causa da alta capacidade de ligação à água [29].
A capacidade de ligação à água das proteínas da matriz extracelular é em grande parte determinada pelo grau de dissociação dos resíduos ácidos funcionais cuja dissociação é novamente altamente dependente do pH.
A acidose do líquido sinovial diminui a elasticidade da cartilagem devido à redução da água ligada. Os efeitos da acidose latente na função da cartilagem pode ser explicados desta maneira.
Atualmente, no entanto, a estrutura complexa da matriz extracelular não permite a medição direta da função de tecido cartilaginoso com diferentes graus de dissociação.
Em pacientes com artrite reumatóide, o pH do líquido sinovial da articulação do joelho é significativamente mais ácido comparado ao normal (pH 7,4 – 7,8) [30]. Consequentemente, a acidose estimula a abrasão da cartilagem articular por meio de estresse mecânico que promove o círculo vicioso de deformação e inflamação.
A acidose também pode prejudicar o efeito de filtração do tecido conjuntivo que pode, por sua vez, contribuir adicionalmente para uma deterioração no suprimento de nutrientes deste tecido pobremente perfundido. Finalmente todo o sistema locomotor está envolvido por causa do dano provocado pela acidose nos ligamentos e tendões.
Pacientes com lombalgia cronica sem envolvimento radicular colheram benefícios de uma terapia dietética de 4 semanas que envolveu a toma de suplementos de minerais alcalinos: tanto a dor como a mobilidade melhoraram significativamente e o consumo medicamentos anti-inflamatórios não esteróides (NSAID), que pode causar efeitos colaterais graves quando aplicados cronicamente, foi claramente reduzido [31].
De fato, a longo prazo o equilíbrio ácido-alcalino é necessário para uma regeneração completa do tecido conjuntivo e aliviar efetivamente a dor crônica.
Em um estudo recente, pacientes com artrite reumatoide (pelo menos há dois anos) apresentaram melhoras com a suplementação de minerais alcalinos.
No fim de um estudo de 12 semanas, houve uma significativa diminuição no escore de atividade da doença (DAS-28) e no nível de dor medido numa escala visual analógica, apenas no grupo suplementado com 30g/dia de um suplemento alimentar alcalino (Basica Vital®) em comparação com o grupo de controle. Além disso, a medicação NSAID pode ser reduzida com suplementação alcalina, enquanto que a redução da medicação não foi considerada possível para o grupo de controle [32].
Outro impacto importante na homeostase ácido-base com efeitos a longo prazo sobre as funções do tecido conjuntivo ocorre com a ingestão crônica inibidores da bomba de prótons para o tratamento de refluxo gastroesofágico.
Depois das refeições as células parietais produzem ácido clorídrico para permitir a digestão dos alimentos. Ao mesmo tempo, é gerado bicarbonato e transferido para o sangue de onde é depois transportado pelos ductos biliares para o intestino para neutralizar ou alcalinizar o purê gástrico (quimo). Este sistema fechado não exerce qualquer efeito sobre a homeostase ácido-base, mas atua como uma espécie de efeito temporal refletido pelas “inundações alcalinas” após cada refeição. Estas inundações alcalinas atuam como um importante processo fisiológico para remover os ácidos ligados a resíduos sulfatados dos proteoglicanos do tecido conjuntivo.
A ingestão crônica de inibidores da bomba de prótons, como é caso do omeprazol interfere neste sistema e pode suprimir este “processo de purificação” essencial.
Aspetos evolutivos da homeostase ácido-base
Existe uma consciência crescente de que mudanças profundas no ambiente incluindo dieta e outras condições de estilo de vida que começaram com a introdução da agricultura e da pecuária aproximadamente 10.000 anos atrás, ocorreu muito recentemente em uma escala de tempo evolucionária para o genoma humano poder se ajustar.
Em conjunção com essa discordância entre nossa biologia antiga determinada geneticamente e padrões nutricionais, culturais e atividades das populações ocidentais contemporâneas, muitas das chamadas doenças da civilização surgiram.
Em particular, a agricultura e o processamento de alimentos introduzidos durante o período período neolítico e durante o período industrial alteraram fundamentalmente as características nutricionais cruciais das dietas de nossos antepassados: além de mudanças na carga glicêmica, proporção dos ácidos gordos, composição de macronutrientes, densidade de micronutrientes, relação sódio-potássio, teor de fibras, o que levou a alterações consideráveis na homeostase ácido-base.
Comparação da produção estimada de ácido endógeno líquido (NEAP) de 159 retrospectivas de dietas pré-agrícolas ancestrais com dietas contemporâneas demonstra claramente que 87% eram produtoras de alcalinidade (líquida/efetiva) com um NEAP médio de –88 ± 82 meq/dia [33].
A dieta do americano contemporâneo médio fornece um excedente de ácido de 48 meq/dia e é caracterizada por um desequilíbrio de nutrientes precursores de íons hidrogênio e bicarbonato induzindo uma vitalícia acidose metabólica de baixo grau sistémica e patogenicamente significativa.
A mudança histórica de NEAP negativo para positivo foi explicada pela substituição de alimentos vegetais altamente alcalinizantes que faziam parte da dieta ancestral por grãos de cereais e alimentos altamente calóricos e pobres em nutrientes que fazem parte da dieta contemporânea – que são altamente acidificantes.
Portanto, a colisão evolutiva de nosso genoma antigo com as caraterísticas nutricionais das comidas introduzidas recentemente pode estar subjacentes a muitos das doenças da civilização ocidental atual [34].
Campos de pesquisa adicionais relacionados com a homeostase ácido-base
Em homens e mulheres esportistas, a acidose láctica frequente aumenta a suscetibilidade a lesões físicas. Em contraste, sugere-se que uma adequada fornecimento substâncias alcalinas pode ter um impacto benéfico no desempenho, atrasando o início da acidose láctica, e também prevenindo danos físicos.
A atividade muscular durante o desempenho esportivo é de fato conhecida por estar associada a um aumento da concentração intra e extracelular de prótons. Sabe-se que a ingestão de citrato de sódio (alcalino) poderia reduzir a concentração de prótons no plasma e melhorar o desempenho físico [35, 36, 37].
O pH extracelular também afeta o fluxo cátions minerais através das membranas celulares. Parece que existe uma forte correlação entre a concentração de prótons intersticiais e a liberação de potássio das células musculares durante o exercício uma vez que o efluxo de potássio é regulado por canais K dependentes de tensão e canais KATP dependentes do pH.
O efluxo de potássio e a acumulação no interstício não é importante apenas para função muscular, mas também para o desenvolvimento de fadiga resultante do exercício.
Medições de microdiálise recentes demonstraram que a ingestão de citrato de sódio (300 mg/kg de peso corporal) reduz a acidose intersticial induzida pelo exercício no músculo esquelético humano [38].
Também foi demonstrado pelos autores mais recentes que essa redução da concentração do íon H+ foi associada a um acumulação intersticial reduzida de potássio durante a atividade muscular.
Esses resultados sugerem, portanto, um início tardio da fadiga muscular e desempenho muscular sustentado por ingestão alcalina de citrato de sódio antes da prática de esportes.
De considerável interesse foi a constatação, em um estudo com 42 rapazes [39], de uma correlação positiva significativa entre o pH no cérebro e o quociente de inteligência (QI), ou seja, quanto menor o valor real da concentração de ácido no cérebro, maior o QI.
Condições in vitro representativas da fisiologia da acidose induziram a agregação de proteínas amilóides humanas Ab [40]. Íons metálicos como cobre, zinco e ferro são enriquecidos nas placas amilóides na doença de Alzheimer e ao contrário de outros biometais testados em concentrações biológicas máximas, a agregação de Ab induzida por cobre aumentou com a diminuição do pH do ambiente circundante de 7,4 para 6,8. A reação foi completamente revertida com quelação ou alcalinização.
Uma vez que um ambiente levemente ácido juntamente com o aumento das concentrações de cobre e zinco são características comuns da inflamação, foi sugerido que a agregação de Ab devido a esses fatores pode ser uma resposta a lesão local e que a acidose metabólica também pode desempenhar um papel no desenvolvimento da doença de Alzheimer.
Sabe-se que a acidose metabólica promove a excreção de ácido renal pela indução de glutaminase geradora de amónia e outras enzimas nos túbulos renais (ver anteriormente: Mecanismos de compensação da acidose latente).
Este processo também está fortemente correlacionado com o aumento da produção de cortisol e aldosterona. Como o cortisol promove o desenvolvimento de obesidade visceral e tem um impacto direto negativo na função da insulina em todo o corpo, mesmo uma modesta regulação sustentada de aumento da produção de cortisol pode ter o potencial de aumentar o risco da síndrome de resistência insulínica e diabetes tipo 2 [41].
A epidemiologia prospetiva futura deve avaliar se o valor estimado da homeostase ácido-base das dietas habituais se correlaciona com o risco de síndrome de resistência insulínica e diabetes.
CONCLUSÃO
Até que ponto a dieta pode afetar a homeostase ácido-base tem sido assunto de controvérsia por muitos anos.
A acidose ou alcalose aguda não pode ser produzida pelo consumo de certos alimentos. No entanto, os efeitos bioquímicos patológicos da acidose latente na insuficiência renal, diabetes mellitus, hiperuricemia ou gota são indiscutíveis.
Com base em novas descobertas, evidências causais também foram agora fornecidas para os efeitos positivos de um equilíbrio ácido-base bem balanceado, empiricamente estabelecido na naturopatia.
Embora a acidose latente induzida pela dieta não produza grandes alterações no pH do sangue por causa dos mecanismos de compensação dos rins, essa compensação leva inevitavelmente ao consumo das reservas-tampão endógenas e, portanto, predominantemente a uma perda de substância óssea se o aumento da acidificação causada por um excedente de proteína animal e uma escassez de substâncias alcalinas na dieta se mantiver por um longo período de tempo.
Uma perturbação no metabolismo da proteína muscular, bem como na estrutura e função da cartilagem são outras consequências negativas da compensação endógena, que também pode agravar doenças degenerativas como artrose ou reumatismo.
Os nossos antepassados da Idade da Pedra preferiam uma dieta mais ou menos mista que apesar de conter uma alta proporção de proteína animal também era caracterizada por um excedente de substâncias alcalinas.
A dieta de hoje das nações industriais ocidentais é caracterizada por uma grande quantidade de nutrientes acidificantes, principalmente devido ao excesso de proteína animal.
Por outro lado, uma alta proporção de frutas e vegetais frescos na dieta contribui para a formação de excedentes alcalinos no corpo, ou seja, contribui para aumentar as reservas alcalinas do corpo.
Fonte do estudo (em Inglês): https://www.researchgate.net/publication/287612617_Acid-base_homeostasis_Latent_acidosis_as_a_cause_of_chronic_diseases
REFERÊNCIAS
1. Frassetto L, Todd, KM, Morris RC, Sebastian
A: Estimation of net endogenous non-carbonic
acid production in humans from diet potassium
and protein content. Am J Clin Nutr
1998;68:576–583.
2. Frassetto L, Morris RC, Sebastian A: Effect of
age on blood acid-base composition in adult
humans: role of age-related renal functional
decline. Am J Physiol 1996;271:F1114–
F1122.
3. Frassetto L, Sebastian A: Age and systemic
acid-base equilibrium: analysis of published
data. J Gerontol 1996;51A:B91–B99.
4. Alpern RJ, Sakhaee K: The clinical spectrum
of chronic metabolic acidosis. Homeostatic mechanisms
produce significant morbidity.
Am J Kidney Disease 1997;29:291–302.
5. Frassetto L, Morris RC, Sebastian A: Potassium
bicarbonate reduces urinary nitrogen
excretion in postmenopausal women. J Clin
Endocrin Metab 1997;82:254–259.
6. Lemann, J Jr, Litzow JR, Lennon EJ: The
effects of chronic acid loads in normal man:
Further evidence for the participation of bone
mineral in the defense against chronic metabolic
acidosis. J Clin Invest 1966;45:1608–
1614.
7. Wachman A, Bernstein DS: Diet and Osteoporosis.
Lancet 1968;958–959.
8. Marsh AG, Sanchez, TV, Michelsen O, Chaffee
FL, Fagal, SM: Vegetarian lifestyle and
bone mineral density. Am J Clin Nutr 1988;
48:837–841.
9. Ball D, Maughan RJ: Blood and urine acidbase
status of premenopausal omnivorous
and vegetarian women. Br J Nutr 1997;
78:683–693.
10. New SA, Bolton-Smith C, Grubb DA, Reid
DM: Nutritional influences on bone mineral
density: A cross-sectional study in premenopausal
women. Am J Clin Nutr 1997;
65:1831–1839.
11. Tucker KL, Hannan MT, Chen H, Cupples LA,
Wilson PW, Kiel DP: Potassium, magnesium,
and fruit and vegetable intakes are associated
with greater bone mineral density in elderly
men and women. Am J Clin Nutr 1999;69:
727–736.
12. New SA, Macdonald HM, Campbell MK, Martin
JC, Garton MJ, Robins SP, Reid DM: Lower estimates of
net endogenous non-carbonic
acid production are positively associated
with indexes of bone health in premenopausal
and perimenopausal women.
Am J Clin Nutr 2004;79:131–138.
13. Macdonald HM, New SA, Golden MH, Campbell
MK, Reid DM: Nutritional associations
with bone loss during the menopausal transition:
evidence of a beneficial effect of calcium,
alcohol, and fruit and vegetable nutrients
and of a detrimental effect of fatty acids. Am
J Clin Nutr 2004;79:155–165.
14. Macdonald HM, New SA, Fraser WD, Campbell
MK, Reid DM: Low dietary potassium
intakes and high dietary estimates of net
endogenous acid production are associated
with low bone mineral density in premenopausal
women and increased markers
of bone resorption in postmenopausal
women. Am J Clin Nutr 2005;81:923–933.
15. Weiss RE, Gorn A, Dux S, Nimni ME: Influence
of high protein diets in cartilage and
bone formation in rats. J Nutr 1981;111:
804–816.
16. Lutz J: Calcium balance and acid-base status
of women as affected by increased protein
intake and by sodium bicarbonate ingestion.
Am J Clin Nutr 1984;39:281–288.
17. Sebastian A, Harris ST, Ottaway JH, Todd
KM, Morris RC Jr: Improved mineral balance
and skeletal metabolism in postmenopausal
women treated with potassium bicarbonate.
N Engl J Med 1994;330:1776–1781.
18. Giannini S, Nobile M, Sartori L, Dalle Carbonare
L, Ciuffreda M, Corro P, D´Angelo A,
Calo L, Crepaldi G: Acute effects of moderate
dietary protein restriction in patients with i
diopathic hypercalciuria and calcium
nephrolithiasis. Am J Clin Nutr 1999;69:267–
271.
19. Witasek A, Traweger C, Gritsch P, Kogelnig R,
Trötscher G: Einflüsse von basischen Mineralsalzen
auf den menschlichen Organismus
unter standardisierten Ernährungsbedingungen.
Erfahrungsheilkunde 1996;45:477–488.
20. Marangella M, Di Stefano M, Casalis S,
Berutti S, D’Amelio P, Isaia GC: Effects of
potassium citrate supplementation on bone
metabolism. Calcif Tissue Int 2004;74:330–
335.
21. Maurer M, Riesen W, Muser J, Hulter HN,
Krapf R: Neutralization of We s t e rn diet
inhibits bone resorption independently of K
intake and reduces cortisol secretion in
humans. Am J Physiol Renal Physiol 2003;
284:F32–F40.
22. Grinspoon SK, Baum HBA, Kim V, Coggins C,
Klibanski A: Decreased bone formation and
increased mineral dissolution during acute
fasting in young women. J Clin Endocrin
Metab 1995;80:3628–3633.
23. Reddy ST, Wang CY, Sakhaee K, Brinkley L,
Pak CY: Effect of low-carbohydrate high-protein
diets on acid-base balance, stone-forming
propensity, and calcium metabolism. Am
J Kidney Dis 2002;40:265–274.
24. Sellmeyer DE, Stone KL, Sebastian A, Cummings
SR: A high ratio of dietary animal to
vegetable protein increases the rate of bone
loss and the risk of fracture in postmenopausal
women. Am J Clin Nutr 2001;
73:118–122.
25. Frassetto LA, Todd KM, Morris RC Jr., Sebastian A:
Worldwide incidence of hip fracture in
elderly women: relation to comsumption of
animal and vegetable foods. J Gerontol 2000;
55A:M585–M592
26. Alexy U, Remer T, Manz F, Neu CM, Schoenau
E: Long-term protein intake and dietary
potential renal acid load are associated with
bone modeling and remodeling at the proximal
radius in healthy children. Am J Clin Nutr
2005;82:1107–1114.
27. Bushinsky DA, Frick KK: The effects of acid
on bone. Curr Opin Nephrol Hypertens 2000;
9:369–379.
28. Frick KK, Bushinsky DA: Metabolic acidosis
stimulates RANKL RNA expression in bone
through a cyclo-oxygenase-dependent mechanism.
J Bone Miner Res 2003;18:1317–1325.
29. Garret RH, Grisham CM: Biochemistry. Saunders
College Publishing, Orlando, Florida
1995;345–350.
30. Farr M, Garvey K, Bold AM, Kendall MJ,
Bacon PA: Significance of the hydrogen ion
concentration in synovial fluid in rheumatoid
arthritis. Clin Exp Rheumatol 1985;3:99–104.
31. Vormann J, Worlitschek M, Goedecke T, Silver
B: Supplementation with alkaline minerals
reduces symptoms in patients with chronic
low back pain. J Trace Elem Med Biol 2001;
15:179–183.
32. Cseuz RM, Bender T, Vormann J: Alkaline
mineral supplementation for patients with
rheumatoid arthritis. Rheumatology 2005;44
(Supplement 1):i79.
33. Sebastian A, Frassetto LA, Sellmeyer DE,
Merriam RL, Morris RC Jr.: Estimation of the
net acid load of the diet of ancestral preagricultural
Homo sapiens and their hominid
ancestors. Am J Clin Nutr. 2002;76:1308–
1316.
34. Cordain L, Eaton SB, Sebastian A, Mann N,
Lindeberg S, Watkins BA, O’Keefe JH, Brand-
Miller J: Origins and evolution of the Western
diet: health implications for the 21st century.
Am J Clin Nutr 2005;81:341–354.
35. Greenleaf JE, Looft-Wilson R, Wisherd JL,
McKenzie MA, Jensen CD, Whittam JH: Preexercise
hypervolemia and cycle ergometer
endurance in men. Biol Sport 1997;14:103–
114.
36. Oopik V, Saaremets I, Medijainen L, Karelson
K, Janson T, Timpmann S: Effects of sodium
citrate ingestion before exercise on
endurance performance in well trained college
runners. Br J Sports Med 2003;37:485–
489.
37. Shave R, Whyte G, Siemann A, Doggart L:
The effects of sodium citrate ingestion on
3,000-meter time-trial performance. J Strength
Cond Res 2001;15:230–234.
38. Street D, Nielsen JJ, Bangsbo J, Juel C:
Metabolic alkalosis reduces exercise-induced
acidosis and potassium accumulation in
human skeletal muscle interstitium. J Physiol
2005;566:481–489.
39. Rae C, Scott RB, Thompson CH, Kemp GJ,
Dumughn I, Styles P, Tracey I, Radda G.: Is
pH a biochmical market of IQ? Proc. R. Soc.
Lond. B 1996;263:1061–1064.
40. Atwood CS, Moir RD, Huang X, Scarpa RC,
Bacarra NM, Romano DM, Hartshorn MA,
Tanzi RE, Bush AI: Dramatic aggregation of
Alzheimer abeta by Cu(II) is induced by conditions
representing physiological acidosis. J
Biol Chem 1998;273:12817–12826.
41. McCarty MF: Acid-base balance may influence
risk for insulin resistance syndrome by
modulating cortisol output. Med Hypotheses
2005;64:380–384.
Trackbacks/Pingbacks