Equilibrio Ácido-Base

Conceptos básicos: ácidos y bases

El pH y sus valores fisiológicos

• pH: Es inversamente proporcional a la concentración de iones hidrógeno (H⁺).
• pH arterial = 7,4
  • Acidosis: pH arterial inferior a 7,4.
  • Alcalosis: pH arterial superior a 7,4.
• pH venoso y líquidos intersticiales = 7,35: Esto se debe a la mayor cantidad de CO₂ liberada por los tejidos para formar H₂CO₃.
• pH líquido intracelular = 6,0 – 7,4: Debido a que las células producen ácidos, sobre todo H₂CO₃. La hipoxia y la mala irrigación pueden reducir el pH intracelular.
• pH de la orina = 4,5 – 8,0.

Sistemas reguladores de la concentración de H⁺

Existen defensas fundamentales frente a los cambios en la concentración de ion hidrógeno: amortiguadores, pulmones y riñones. Los tres sistemas primarios que regulan la concentración de H⁺ en los líquidos orgánicos son:

• Sistemas de amortiguación acidobásicos químicos: Combinación inmediata con un ácido o base.
  • Respuesta rápida, en cuestión de segundos.
  • No eliminan ni añaden iones; solo los «atrapan» hasta restablecer el equilibrio.
• Centro respiratorio: Regula la eliminación de CO₂ (H₂CO₃) del líquido extracelular.
  • Respuesta en minutos.
• Riñones: Pueden excretar una orina ácida o alcalina, lo que permite normalizar la concentración de H⁺ en el líquido extracelular.
  • Respuesta más lenta (horas a varios días).
  • Es el sistema regulador acidobásico más potente.

Amortiguadores químicos

1. El sistema amortiguador del bicarbonato

Un amortiguador es cualquier sustancia capaz de unirse de manera reversible a los H⁺. Este sistema consiste en una solución acuosa con dos componentes:

• Ácido débil (H₂CO₃): Se ioniza débilmente para formar pequeñas cantidades de H⁺ y HCO₃^–.
  • Es el resultante de la reacción en el organismo de CO₂ y H₂O.
  • La reacción es lenta, pero se vuelve rápida si hay presencia de anhidrasa carbónica (presente en la pared de los alvéolos pulmonares y en los túbulos renales).
• Sal bicarbonato (Ej: NaHCO₃):
  • Se encuentra en el líquido extracelular, principalmente en forma de NaHCO₃.
  • Gracias a la débil disociación del H₂CO₃, la concentración de H⁺ es extraordinariamente baja.

2. Otros amortiguadores químicos

Sistema amortiguador del fosfato

• Interviene activamente en la amortiguación del líquido de los túbulos renales y los líquidos intracelulares.
• Su potencia amortiguadora máxima se alcanza en un pK = 6,8 (próximo al pH intracelular y al pH del líquido tubular).
• Elementos principales: H₂PO₄^– y HPO₄^2-.

Proteínas

• Las proteínas son uno de los amortiguadores más importantes debido a sus elevadas concentraciones, sobre todo en el interior de la célula (eficaz ya que su pK se acerca al pH intracelular).
• El pH intracelular sufre cambios en proporción a los cambios de pH del líquido extracelular.
• Los sistemas de amortiguadores de las células ayudan a evitar los cambios de pH del líquido extracelular.
• Ejemplo de amortiguador intracelular muy potente: Hemoglobina.

Regulación respiratoria del equilibrio acidobásico

• Un incremento en la ventilación elimina el CO₂ del líquido extracelular, reduciendo la concentración de H⁺.
• Una disminución en la ventilación aumenta el CO₂, incrementando la concentración de H⁺ en el líquido extracelular.

La espiración pulmonar de CO₂ equilibra su producción metabólica

• Si la producción metabólica de CO₂ aumenta, también aumentará la PCO₂ del líquido extracelular.
• Cuando aumenta la ventilación pulmonar, disminuye la PCO₂ del líquido extracelular.

El aumento de la concentración de H⁺ estimula la ventilación alveolar

Control por retroalimentación de la [H⁺] a través del aparato respiratorio: Siempre que la concentración de H⁺ supere su valor normal, se producirá una estimulación del aparato respiratorio y aumentará la ventilación alveolar. Este mecanismo reduce la PCO₂ de los líquidos extracelulares y desciende la [H⁺], que tenderá a volver a la normalidad.

• La potencia amortiguadora del aparato respiratorio es de tipo fisiológico y es una o dos veces mayor que la de los sistemas amortiguadores químicos.
• Actúa de manera rápida.

Control renal del equilibrio acidobásico

Los riñones controlan el equilibrio acidobásico excretando orina ácida o básica:

• La excreción de orina ácida reduce la cantidad de ácido en el líquido extracelular.
• La excreción de orina básica elimina bases de este líquido.

Mecanismo de excreción renal

Hacia los túbulos se filtran grandes cantidades de HCO₃^–; si pasan a la orina, se extraen grandes cantidades de bases de la sangre. Las células epiteliales tubulares secretan grandes cantidades de H⁺, eliminando ácido de la sangre.

• Si se secreta más H⁺ que HCO₃^–, se produce una pérdida neta de ácidos en los líquidos extracelulares.
• Si se filtra más HCO₃^– que H⁺, la pérdida neta será de bases.

Los riñones deben evitar la pérdida de bicarbonato por la orina, ya que es el principal sistema amortiguador de los líquidos extracelulares. Por ello, el HCO₃^– es reabsorbido por los túbulos.

Mecanismos de regulación renal de la [H⁺]

Los riñones regulan la concentración de H⁺ mediante tres mecanismos: 1. Secreción de H⁺, 2. Reabsorción de HCO₃^– y 3. Producción de nuevos HCO₃^–.

• Este proceso se da en casi todas las porciones de los túbulos, excepto en la rama ascendente y descendente del asa de Henle.
• El 80%-90% de la reabsorción ocurre en los túbulos proximales.
• El CO₂ difunde al interior de las células, generando HCO₃^– + H⁺.
• Los H⁺ pasan a la luz tubular mediante el contratransporte de Na⁺-H⁺ (el Na⁺ entra a favor del gradiente establecido por una ATPasa Na⁺-K⁺).
• El HCO₃^– generado atraviesa la membrana basolateral, sale al líquido intersticial y de ahí a la sangre.

El resultado neto es que, por cada H⁺ secretado hacia la luz tubular, entra un HCO₃^– en la sangre.

Trastornos del equilibrio acidobásico

Los trastornos ácido-base son una de las alteraciones más comunes en la medicina clínica. Se caracterizan por una concentración anormal de H⁺ en sangre, reflejada por un pH alterado.

• Acidemia: Es un aumento de la concentración anormal de H⁺ en sangre, lo que causa una disminución del pH. Está causada por la acidosis (pH arterial < 7,35).
• Alcalemia: Es una disminución de la concentración de H⁺ en la sangre, lo que causa un aumento del pH. Está causada por la alcalosis (pH arterial > 7,45).

Los trastornos del equilibrio ácido-base se describen como metabólicos o respiratorios, según si la alteración primaria se encuentra en el HCO₃^– o en el CO₂.

Mecanismos de compensación

• Si la patología es de tipo respiratorio, el mecanismo de compensación será renal.
• Si la patología es de tipo metabólico, el mecanismo de compensación será de tipo respiratorio.

Clasificación de los trastornos simples

Hay cuatro trastornos simples del equilibrio ácido-base:

1. Acidosis metabólica
2. Alcalosis metabólica
3. Acidosis respiratoria
4. Alcalosis respiratoria

En resumen:

• Si la alteración del pH es por causas metabólicas, la compensación será respiratoria mediante cambios en la frecuencia respiratoria.
• Si los cambios en el pH plasmático son consecuencia de alteraciones respiratorias, la compensación será renal mediante cambios en la secreción de H⁺ o en la reabsorción de HCO₃^–.