Mantener el Ph en los fluidos intra yextracelulares es fundamental ya que elloinfluye en la actividad biológica.

La regulación depende fundamentalmente de 3sistemas.

Conceptos de Ácidos y Bases

Acido: son aquellos que libera iones de hidrogeno.

HCl + H2O <-> H3O+ + Cl-

H2CO3 + H2O <-> H3O+ + HCO3

-

Base: son aquellos aceptan un H+ .• H2O + H2O <-> H3O

+ + OH-

ACIDOS Y BASES FUERTES Y DEBILES:

Concentraciones de iones H y pH

I. pH=log 1/[H+] = -log[H+]

• Ph: -log[H+]pH:-log[0.00000004]pH:7.4

De la formula de pH puede verse que el pH y la [H+] son inversamente proporcional.

↑Ph = ↓[H+]↓Ph = ↑ [H+]

SANGRE

Iones de hidrogeno en la sangre. (40nEq/l)

ACIDO BASICO 1470 14

Ph > 7.4 alcalosis Ph<7.4 acidosis

• Ph de la sangre arterial es de 7.4

pH y concentración de H+ en los líquidos corporales

2.El centro respiratorio:

Regula la eliminación de CO2(y por tanto de H2CO3) delliquido extracelular.

3.Los riñones:

Papel fundamental para el equilibrio de [H+] , quepueden excretar una orina ya sea acido o básica lo quepermite normalizar la [H+ ] en el liq. Extracelular.

Defensas frente a los cambios en la concentración de H+:amortiguadores, pulmones y riñones.

1.AMORTIGUADORES,BUFFER O

TAMPONES

Los sistemas encargados de evitar grandes variaciones del valor del pH son los denominado “amortiguadores”

El limite inferior del pH con el que la vida es posible unascuantas horas es de alrededor de 6.8 y el limite superior dealrededor de 8.

Un ejemplo extremo de un liquido orgánico acido es el HCl secretado por las células oxinticas de la mucosa del estomago. La [H+] en estas células es unos 4 millones de veces mayor que en la sangre, con un pH de 0.8

Sistema amortiguador del bicarbonato

Esta constituido porH2CO3 y HCO3

-

Su valor de Pk= 6.1 algo alejado del pH

fisiológico de la sangre

La relación entre bicarbonato y acido carbónico es muy

alta de 20/1

Es eficaz.

también

Es un sistemaabierto ; con lo queel exceso de Co2puede ser eliminadaatraves de laventilación pulmonar.

Además el bicarbonato puede ser eliminado por los

riñones.

ECUACION DE HENDERSON -HASSELBALCH

A partir de laecuación se deduceque:

Tambiénproporcionainformaciónsobre el controlfisiológico.

Interviene en la amortiguación del líquido de los túbulos renales y del líquido intracelular.

Elementos: H2PO4- y H2PO4=.

Ejemplo:

Si se añade HCl:

HCl + Na2HPO4 NaH2PO4 + NaCl

Si se añade NaOH

NaOH + NaH2PO4 Na2HPO4 + H2O

Tiene un pk de 6.8

Su concentración en el líquido extracelular es de solo8% de la concentración del amortiguador delbicarbonato.

Importante en los líquidos tubulares por dos motivos:

1. El fosfato se concentra en los túbulos, potenciade amortiguación.

2. El pH del líquido tubular es menor que elextracelular(7.35 – 7.4) , lo que aproxima más aúnlos márgenes de operación del amortiguador.

Importante en los líquidos intracelulares:

1. La concentración de fosfato es superior en el L.Ique en L.E

2. El pH del L.I es de 6 – 7.4, lo que aproxima al pkdel amortiguador.

LAS PROTEÍNAS SON AMORTIGUADORES

INTRACELULARES IMPORTANTES

Las proteínas son uno de los amortiguadores más importantes.Gracias a su elevada concentración dentro de la célula.

Es eficaz ya que su pk se acerca al pH intracelular.

El pH intracelular sufre cambios en proporción a los cambios depH del líquido extracelular.

Los sistemas de amortiguadores de las células ayudan a evitar loscambios de pH del líquido extracelular.

Ejemplo de amortiguador intracelular : Hb

H+ = K1 X HA1 =K1 X HA2 = K1 X HA3A1 A2 A3

PRINCIPIO ISOHÍDRICO: TODOS LOS AMORTIGUADORES DE UNA SOLUCIÓN

COMÚN SE ENCUENTRAN EN EQUILIBRIO CON LA MISMA CONCENTRACIÓN DE H+

K : constante de disociación.HA: ácidosA: concentración de iones negativos de las bases del amortiguador.

Este principio implica que toda situación que determine un cambio en el equilibrio de uno de los sistemas amortiguadores cambiará también el equilibrio de todos los demás.

REGULACIÓN RESPIRATORIA DEL

EQUILIBRIO ÁCIDO-BÁSICO

Es la 2da línea de defensa frente a los trastornos del equilibrio ácido – básica.

Ventilación

elimina CO2

[H+]

VentilaciónAumenta CO2

[H+]

La cantidad de CO2 disuelto normalmente en los líquidos extracelulares es de 1,2 mol/l, lo que corresponde a una Pco2 de 40 mmHg.

LA ESPIRACIÓN PULMONAR DE CO2 EQUILIBRA SU PRODUCCIÓN METABÓLICA.

+ Producción metabólica de CO2

+ PCO2

-Producción metabólica de CO2 -

PCO2

+ ventilación pulmonar-Pco2

- ventilación pulmonar+ Pco2

Si permanece constante la formación metabólica de CO2, el único factor que influye sobre la PCO2 de los líquidos extracelulares es la magnitud de la ventilación alveolar.

EL AUMENTO DEL LA VENTILACIÓN PULMONAR REDUCE LA CONCENTRACIÓN DE H+ EN EL LÍQUIDO

EXTRACELULAR Y ELEVA EL pH

+ ventilación alveolar

- PCO2

- ventilación alveolar

+PCO2

VA CO2 H2CO3 H pH VA CO2 H2CO3 H pH

La concentración de H+ influye en la ventilación alveolar .

EL AUMENTO DE LA CONCENTRACIÓN DE H+ ESTIMULA LA VENTILACIÓN ALVEOLAR

pH H H2CO3 CO2 VA

pH H H2CO3 CO2 VA

El aumento de [H+] estimula la respiración y el aumento de la ventilación alveolar reduce la concentración de H+ , que tendrá que volver a su valor normal. Esto es siempre que se produzca un aumento superior al valor normal de la concentración [H+]

Por el contrario , si [H+] se reduce por debajo de los límites normales, la ventilación alveolar disminuirá , con lo que la concentración de H+ volverá a elevarse y alcanzar la normalidad.

CONTROL POR RETROALIMENTACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE H+ A TRAVÉS DEL

SISTEMA RESPIRATORIO

La eficacia del mecanismo respiratorio del control de la

concentración de H+ es de 50-75%.

Por ejemplo:

Si el pH aumenta rápidamente por la adición de un ácido al líquido extracelular pH= 7.4 , este se reduce hasta 7; el aparato respiratorio puede aumentar hasta 7.2 – 7.3.

EFICACIA DEL CONTROL RESPIRATORIO DE LA CONCENTRACIÓN DEL ION HIDRÓGENO

La regulación respiratoria es una sistema de amortiguación de tipo fisiológico. La potencia de amortiguación global del aparato respiratorio es una o dos veces mayor que la de todos los demás amortiguadores químicos del líquido extracelular juntos.

POTENCIA AMORTIGUADORA DEL APARATO RESPIRATORO

Las alteraciones de la respiración pueden provocar

cambios en la concentración de H+ .

Por ejemplo : alteración de la función pulmonar del tipo enfisema grave, que consecuentemente produce una acidosis respiratoria.

EL DETERIORO DE LA FUNCIÓN PULMONAR PUEDE PROVOCAR UNA ACIDOSIS

RESPIRATORIA

Los riñones controlan el equilibrio acido básico excretando una orina acida, o una orina básica.

El mecanismo global por el que los riñones excretan orina acida o básica es el siguiente:

a) Hacia los túbulos se filtran continuamente grandes cantidades de HCO3, y si pasan a la orina de extraen bases de la sangre.

b) Las células epiteliales de los túbulos también secretan hacia las luces tubulares grandes cantidades de H, lo que elimina acido de la sangre.

c) Si se secretan mas H que de HCO3 (Habrá una pérdida neta de acido en LEC). Por el contrario, si se filtran más HCO3 que H la perdida neta será de base.

El organismo produce unos 80 mEq diarios de ácidos no volátiles que proceden fundamentalmente del metabolismo de las proteínas.

Cada día los riñones filtran alrededor de 4320 mEq de bicarbonato y , en condiciones normales, casi todos ellos son reabsorbido por los túbulos con objetos de conservar el principal sistema amortiguador de los líquidos extracelulares.

De esta forma, los riñones regulan la concentración de H en el líquido extracelular mediante tres mecanismos básicos:

1. Secreción de H+.

2. Reabsorción de los HCO filtrados.

3. Producción de nuevos HCO3-.

-Cuando hay ALCALOSIS: La extracción de HCO3- del líquido extracelular eleva la concentración de H+ en el LEC, normalizándola.

-Cuando hay ACIDOSIS: Se reduce la concentración de H+ en el LEC, normalizándola.

Secreción de H+ y reabsorción de HCO3- por los tubos renales

La secreción de iones hidrogeno y la reabsorción de iones bicarbonato tienen lugar en casi todas las porciones de los túbulos, salvo en las ramas finas ascendente y descendente de las asas de Henle. Hay que tener en cuenta que por cada Ion bicarbonato que se absorbe ha de secretarse un H.

Los iones H+ se secretan mediante transporte activo secundario en los segmentos tubulares

proximales

Las células epiteliales del túbulo proximal, el segmento grueso ascendente del asa de Henle y el túbulo distal secretan iones hidrógeno al líquido tubular mediante un contratransporte de sodio-hidrógeno.

Esta secreción activa secundaria de iones hidrógeno esta acoplada al transporte de iones sodio al interior de la célula en la membrana luminal y la energía para la secreción de iones hidrógeno en contra del gradiente de concentración proviene del gradiente de sodio que facilita el movimiento de ión sodio dentro de la célula.

Más del 90 % del bicarbonato se reabsorbe por este mecanismo. El proceso de secreción de iones hidrógeno logra la reabsorción de bicarbonato

Los iones HCO3- filtrados son reabsorbidos gracias a la interacción con los iones hidrógeno

en los túbulos

-Los iones bicarbonato no atraviesan fácilmente las membranas luminales de las células de los túbulos renales; por tanto, estos iones que han sido filtrados por el glomérulo no pueden reabsorberse directamente. Antes que eso se une al hidrogeno para formar H2C03.

-Esta reabsorción de iones bicarbonato se inicia por una reacción de los túbulos entre los iones bicarbonato filtrados en el glomérulo y los iones hidrógeno secretados por las células tubulares. El H2C03 formado se disocia posteriormente en C02 y H20. El C02 atraviesa con facilidad la membrana tubular.

-Cada vez que las células epiteliales de los túbulos renales forman un ión hidrógeno, forman también un ión bicarbonato que es devuelto a la sangre. El efecto neto de estas reacciones es una «reabsorción» de iones bicarbonato de los túbulos, aunque los iones bicarbonato que realmente pasan al liquido extracelular no son los mismos que se filtran a los túbulos.

Los iones HCO3- se «Titulan» frente a los iones H+ en los túbulos

En condiciones normales, la tasa de secreción tubular de iones hidrógeno es de unos 4400 mEq/día y la tasa de filtración de los iones bicarbonato es de unos 4320 mEq/día. El proceso de titulación no es muy exacto ya que, habitualmente, la cantidad de iones hidrógeno presente en los túbulos para su excreción por la orina es algo mayor

Secreción activa primaria de H+ por las células intercaladas de la porción final de

los túbulos distales

Comenzando en la porción final de los túbulos dístales y continuando por el resto del sistema tubular, el epitelio tubular secreta iones hidrógeno mediante un transporte activo primario. Tiene lugar en la membrana luminal de la célula tubular, donde los iones hidrógeno se transportan directamente por una proteína especifica, una ATPasatransportadora de hidrogeno.

La secreción activa primaria de iones hidrogeno se debe a un tipo especial de célula llamada célula intercalar, situada en la porción final de los túbulos dístales y en los colectores. Se trata de un mecanismo importante para la formación de una orina con acidez máxima, aunque solo representa el 5% de la excreción total.

El Ph mínimo de la orina es de 4,5 lo que corresponde a una concentración de 10-4,5mEq/l o 0,03mEq/l . Por lo

que por cada litro de orina sólo pueden excretarse alrededor de 0,03mEq de H + libres.

Cuando se secretan más H+ al líquido tubular que HCO3

-

se ha filtrado , sólo una parte del exceso de H+ puede excretarse en la forma iónica (H+) por la orina.

Cuando los H

Cuando los H+ se titulan con bicarbonato en el liquido tubular , se produce una reabsorción de un HCO3

- por cada H+ secretado .Por cuando hay un exceso de H+ e el líquido extracelular , los riñones no sólo

reabsorben todo el HCO3-filtrado ,sino también que genera nuevo HCO3

-; ayudando así a responder el que se ah perdido a causa de la acidosis del

líquido extracelular.

El sistema amortiguador de fosfato está compuesto de:

1) HPO4

2) H2PO4

Los dos compuestos se concentran en el líquido tubular gracias a que el agua normalmente se reabsorbe en mayor medida que el fosfato en los túbulos renales.

Otro factor que acrecienta la importancia del fosfato como amortiguador tubular es que el;

la orina es ligeramente ácida con

un pH cercano a la pk del sistema amortiguador de fosfato.

El sistema amortiguador de fosfato transporta el exceso de H+ en la orina y

genera nuevo HCO3-

Pk=6,8

En circunstancias normales , la mayor parte de fosfato filtrado

se reabsorbe y solo se dispone de alrededor de 30 a 40mEq/día

para amortiguar los H+

Excreción del exceso de H+ y generación de nuevo HCO3

-

mediante el sistema amortiguador del amoniaco.

• Un segundo sistema amortiguador superior a la del sistema amortiguador de fosfato está formado por el amoniaco (NH3) y el ion amonio (NH4

+).• El ion amonio se sintetiza a partir de glutamina , que procede

sobre todo del metabolismo de los aminoácidos en el hígado. La glutamina se metaboliza para formar al final:

a)2 (NH4+) b) 2 (HCO3

- )• Por tanto , por cada molécula de glutamina metabolizada en

los túbulos proximales se secretan 2 iones (NH4+) en la orina y

se reabsorben 2 (HCO3- ) hacia la sangre.

El sistema amortiguador de amoniaco-amonio está sujeto a un control fisiológico.

[H+ ] estimula Metabolismo renal de la glutamina

formación de NH4+ y HCO3

-

[H+ ]

La cantidad de H+ eliminados por el sistema amortiguador de amoniaco representa alrededor del 50% del ácido excretado y el 50% de HCO3

- nuevo generado por los riñones.

En la acidosis crónica , la excreción de NH4+

aumenta mucho , pudiendo alcanzar cifras de incluso 500mEq/día

La acidosis crónica aumenta la excreción de NH4

+

Regulación de la secreciótubular renal del H+

Corrección renal de la acidosis: aumento de la excreción de H+ y adición de HCO3- al

líquido extracelular

Causas de la Acidosis Respiratoria

Se debe a una reducción de la ventilación y un aumento de la Pco₂

Puede deberse a trastornos patológicos que puede dañar a los centros respiratorios o reducir la capacidad de los pulmones de eliminar CO2

La obstrucción de las vías respiratorias, neumonía, enfisema, así como cualquier factor que impida el intercambio de gases entre la sangre y el aire alveolar.

Causas de la Alcalosis Respiratoria

Se debe a un aumento de ventilación y una reducción de Pco₂

Rara vez se debe a un trastorno patológico, cuando una persona asciende a alturas elevadas por falta de oxigeno se estimula a la respiración.

Una psiconeurosis puede ocasionar una respiración excesiva.

Causas de la Acidosis Metabólica

Se debe a una reducción de la concentración de HCO₃¯ en el liquido extracelularLos trastornos causantes son:Acidosis tubular renal.Diarrea. Vomito del contenido intestinal.Diabetes mellitus. Ingestión de ácidos. Insuficiencia renal cronica.

Causas de la Acidosis Metabólica

Acidosis Tubular Renal: Se debe a un defecto en la secreción renal de H, la

reabsorción de HCO o ambas. Incapacidad del mecanismo excretor tubular de H para

establecer una orina acida normal, lo que da lugar a una orina alcalina.

Insuficiencia renal crónica, secreción insuficiente de aldosterona(enfermedad de Adisson), trastornos hereditarios y adquiridos que deterioran la función tubular, como el síndrome de Fanconi.

Causas de la Acidosis Metabólica

Diarrea: La diarrea grave es la causa mas frecuente de acidosis

metabólica. Debido a la perdida de grandes cantidades de

bicarbonato de sodio por las heces. Las secreciones digestivas contienen normalmente

grandes cantidades de bicarbonato y la diarrea da lugar a una perdida de HCO

Esta forma de acidosis metabólica puede ser particularmente importante y puede provocar la muerte, en especial a los niños pequeños

Causas de la Acidosis Metabólica

Vomito del contenido intestinal: Vomitar grandes cantidades de contenido mas

distales del aparato digestivo, hecho que ocurre a veces, produce perdidas de bicarbonato.

Diabetes mellitus:Sin suficiente insulina, el metabolismo no puede

utilizar normalmente la glucosa. Las concentraciones sanguíneas de acido acetoaceticopueden elevarse mucho y provocar una acidosis metabólica grave

Causas de la Acidosis Metabólica

Ingestión de ácidos: Raramente se ingieren grandes cantidades de ácidos en los

alimentos normales. Acido acetilsalicílico y alcohol metílico (que forma acido fórmico cuando se metaboliza)

Insuficiencia renal crónica: Cuando la función renal crónica se reduce de forma

acentuada se acumulan aniones de ácidos débiles en los líquidos corporales que los riñones no excretan.

Causas de la Alcalosis Metabólica

Se debe a un aumento de la concentración de HCO₃¯ en el liquido extracelular

Algunas causas son:

Administración de diuréticos.

Exceso de aldosterona.

Vomito del contenido gástrico.

Ingestión de fármacos alcalinos.

Causas de la Alcalosis Metabólica

Administración de diuréticos(excepto los inhibidores de la anhidrasa carbónica): Todos los diuréticos aumentan el flujo de liquido a lo largo de los

túbulos. Esto aumenta la reabsorción de Naᶧ en estas partes de la nefrona, acoplándose la secreción de Hᶧ y aumentando la reabsorción del bicarbonato. Produciendo alcalosis debido al aumento de la concentración de bicarbonato.

Ingestión de fármacos alcalinos: Como el bicarbonato de sodio, para el tratamiento de la gastritis o

ulcera hepatica.

Causas de la Alcalosis Metabólica

Exceso de aldosterona: Cuando las glándulas suprarrenales secretan grandes cantidades de

aldosterona aparece una alcalosis metabólica leve. La aldosterona favorece a la absorción de Naᶧ en los túbulos distales y colectores y al mismo tiempo estimula la secreción de Hᶧ en las células intercaladas de los túbulos colectores. La mayor secreción de Hᶧ aumenta su excreción renal y, por tanto, produce una alcalosis metabólica.

Vomito del contenido gástrico: El vomito del contenido gástrico, desprovisto de contenido de la

porción distal del aparato digestivo provoca una perdida de HClsecretado por la mucosa gástrica. El resultado de una perdida de acido del liquido extracelular y la aparición de una alcalosis metabólica. Esto aparece en recién nacidos con obstrucción pilórica

Tratamiento de la acidosis o alcalosis

Pueden usarse varias sustancias para neutralizar el exceso deacido o base en el liquido extracelular

Para neutralizar el exceso de acido pueden ingerirse grandescantidades de bicarbonato de sodio. El bicarbonato de sodio seabsorbe en el aparato digestivo y pasa a la sangre, lo queaumenta la porción de HCO₃¯ y normaliza el ph.

Para el tratamiento de la alcalosis puede administrase clorurode amoniaco por vía oral. Cuando este compuesto se absorbehacia la sangre, el hígado convierte la porción amoniaco en urea.Esta reaccion libera HCl, que reacciona de inmediato con losamortiguadores.