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REGULACIÓN DEL
BALANCE ÁCIDO-BÁSICO:
- FISIOLOGÍA DE ÁCIDOS Y BASES
- EXCRECIÓN RENAL DE H+
Miryam Romero R. MSc. PhD. Profesora de Fisiología
Departamento de Ciencias Fisiológicas
Universidad del Valle
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• La [H+] extracelular = 40 nmol/litro (nanomol = 10-6
mmol) es mantenida dentro de límites muy estrechos.
• La regulación del pH es crucial en la homeostasis
celular: la mayoría de la reacciones bioquímicas y de
las funciones celulares dependen de enzimas y de
mecanismos que tienen una enorme dependencia del
pH.
• Cada día se ingiere una carga de ácido o de álcali que
proviene de la dieta y del metabolismo celular que
produce un número de sustancias que tiene impacto
sobre el pH de los fluidos corporales.
Por ejemplo: R-SH H2SO4 disminución
del pH
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• El pH intracelular normal fluctúa entre 6.9 y 7.2
dependiendo del tipo de célula.
• La célula enfrenta continuamente cargas ácidas de
varias fuentes: procesos metabólicos y flujos pasivos
de ión hidrógeno impulsados por gradientes
electroquímicos.
• Algunas alteraciones agudas en la carga de ácido o
base del cuerpo:
La carga ácida aumenta con un aumento de la tasa metabólica como en caso de
EJERCICIO y alcanza niveles excesivos durante ejercicio anaeróbico de alta
intensidad. Energía para contracción muscular proviene de metabolismo de
carbohidrato a ácido láctico. Acumulación en sangre y metabolizado a CO2 en otros
órganos
La comida: H+ se secreta al estómago y deja en sangre una cantidad igual de álcali.
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Enfermedades asociadas con alteraciones del balance
de H+:
• Vómito: Saca H+ del cuerpo.
• Metabolismo incompleto de grasas y carbohidratos que
acumulan productos ácidos intermedios:
Acido láctico (en acidosis láctica, por hipoperfusión o
shock)
Acido B hidroxibutírico y ácido acetoacético (en
cetoacidosis diabética)
• Ingestión de sustancias que tienen metabolitos ácidos:
Etilenglicol ácido oxálico.
Metanol ácido fórmico.
Aspirina ácido acético y salicílico.
• ÁCIDO: cualquier sustancia que añada H+ a los
fluidos corporales. Dona H+.
• ÁLCALI O BASE: sustancia que remueve o retira
H+ de los fluidos corporales. Recibe H+ .
H2CO3 H+ + HCO3-
HCl H+ + Cl-
NH4+ H+ + NH3
H2PO4- H+ + HPO4
2-
Acido Base
• Dos clases de ácidos fisiológicamente importantes:
a) Ácido carbónico (H2CO3)
(CO2 + H2O) distintas tasas de producción
b) Ácidos no carbónicos y de vías de excreción
(metabolismo de proteínas)
CO2 se excreta por pulmón
No carbónicos se excretan por riñón
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El sistema buffer HCO3-
• Con una [HCO3-] de plasma normal de 23-25 mEq/L y un
volumen de 14 L (para un individuo de 70 Kg), el
líquido extracelular puede amortiguar potencialmente
350 mEq de H+.
• El sistema buffer HCO3- difiere de los otros sistemas
amortiguadores del organismo (p. e. fosfato) en que es
regulado por riñón y por pulmones.
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La ecuación de Henderson-Hasselbalch se
usa para cuantificar cómo los cambios en
CO2 y HCO3- afectan el pH.
Poder buffer en un sistema cerrado. En este caso, es una solución
que contiene 9 buffers cada uno a una concentración de 1mM y
con valores de pK espaciados 0.5 unidades de pH
Poder buffer del sistema CO2/HCO-3. A pH 7.4 en la curva
azul, la solución tiene la misma composición del plasma
arterial: PCO2 de 40 mmHg y [HCO3] de 24 mM.
Cuando sólo el sistema CO2/HCO3 es el único buffer. Si se dobla
PCO2 el pH cae 0.3 y no hay mucho cambio en la concentración
de HCO3. Si se dobla la HCO3 el pH sube 0.3.
Para mantener el balance ácido-base, el riñón no sólo
debe reabsorber prácticamente todo el HCO3- filtrado
sino que también debe secretar hacia la orina la
producción diaria de ácidos no volátiles. Así, los
componentes de la excreción de ácido en orina serán: 1
+ 2 - 3
1. H+ excretado unido a fosfato (H2PO4-), creatinina y ácido úrico.
2. H+ excretado unido a NH3 (como NH4+).
3. Excreción de HCO3- filtrado.
El riñón debe generar nuevo HCO3- y esto lo hace a
través de la excreción de ácidos titulables y de la
excreción de sales de NH4+.
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Los procesos de reabsorción
de HCO3- y de excreción de
ácidos titulables y de sales de
NH4+ comparten todos la
secreción de H+ desde la
sangre hacia la luz tubular.
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Titulación de amortiguadores o “buffers” luminales por el H+
secretado. Modelo genérico de secreción de H+ en varios sitios del
nefrón.
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Titulación de amortiguadores o “buffers” luminales por H+
secretado. Modelo genérico de secreción de H+ en varios sitios del
nefrón.
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Titulación de amortiguadores o “buffers” luminales por H+
secretado. Manejo del ión amonio por túbulo proximal
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Transporte ácido-base a nivel celular y
molecular
Tres componentes en la secreción de ácido desde la sangre hacia el lumen:
1. Transporte de H+ desde la célula tubular hacia el lúmen que resulta en producción de OH- intracelular.
2. Conversión de OH- intracelular a HCO3-,
catalizado por la anhidrasa carbónica.
3. Transporte del HCO3- nuevo formado desde la
célula tubular a la sangre.
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A - El H+ atraviesa la membrana apical de la célula tubular
utilizando tres mecanismos:
1. El intercambiador Na+-H+
2. La bomba electrogénica de H+.
3. La bomba electroneutra de intercambio H+-K+
B - Las anhidrasas carbónicas en la luz tubular y en el citoplasma
estimulan la secreción de H+ al acelerar la interconversión de
CO2 y HCO3-. Las AC pueden actuar en tres sitios distintos de
las células secretoras de ácido:
1. La fase extracelular de la membrana apical.
2. El citoplasma.
3. La fase extracelular de la membrana basolateral.
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C - El paso de HCO3- a través de la membrana
basolateral utiliza dos mecanismos de transporte:
1. Un cotransporte electrogénico Na/HCO3: tres
HCO3- por cada Na+.
2. Un intercambiador Cl-HCO3.
Por consiguiente, estos mecanismos son responsables
de la regulación del pH intracelular de las células
secretoras de ácido en la medida en que ajustan, en
forma precisa, la secreción de H+ a través de la
membrana apical con la recaptura de HCO3- a través
de la membrana basolateral. 26
Generación de nuevo HCO3- a
través de excreción urinaria de
Sales de Amonio
El amonio (NH4+) se sintetiza a
partir de la glutamina en el túbulo
proximal, se reabsorbe
parcialmente en el Asa de Henle y
se secreta pasivamente hacia los
túbulos colectores papilares. 31
La cooperación entre
Hígado y Riñón en la
excreción de nitrógeno
proveniente del
rompimiento de
aminoácidos.
En el ejemplo se asume una
liberación de 940 mmoles/día
de grupos amino que resultan
en la excreción urinaria de 450
mmoles/día de urea (900
mmoles/día de nitrógeno
amino) y 40 mmoles/día de
NH4+
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Balance Ácido-Básico: ácidos volátiles y no
volátiles
• Los mayores constituyentes de la dieta son carbohidratos y
grasas.
• Si la perfusión es adecuada, (el O2 está disponible para los
tejidos) y la insulina está presenta en cantidades normales, los
carbohidratos y las grasas se metabolizan para dar CO2 y H2O.
• De 15-20 moles de CO2 se generan a través de este proceso.
• Esta cantidad normalmente se elimina por los pulmones. No
representa impacto al balance ácido-básico.
• Este CO2 se denomina ácido no volátil porque tiene el potencial
de generar H+ después de la hidratación con H2O.
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Balance Ácido-Básico: ácidos volátiles y no
volátiles
• El ácido no derivado directamente de la hidratación del CO2
se llama ácido no volátil (por ejemplo ácido láctico).
• Metabolismo de aminoácidos que contienen sulfuro (cisteína y
metionina ) llevan a producción de ácido sulfúrico.
• Metabolismo de lisina, arginina e histidina llevan a la
producción de ácido clorhídrico.
• Una porción de la carga de ácido no volátil se contrarresta con
la producción de HCO3- a través del metabolismo de los
aminoácidos aspartato y glutamato.
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Balance Ácido-Básico: ácidos volátiles y no
volátiles
• Los ácidos no volátiles no circulan a través del cuerpo porque
son neutralizados inmediatamente por el HCO3- del líquido
extracelular.
• La producción de ácido de los individuos con dieta rica en
carne, excede la producción de HCO3-.
Características de los desórdenes
ácido-básico simples
ICF: fluido intracelular, ECF: fluido extracelular, NAE: excreción neta de ácido
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En la clínica:
• Cuando el ácido no volátil aumenta como en el caso de
cetoacidosis diabética, la [H+] aumenta (pH disminuye) y [HCO3-]
disminuye.
• La concentración de aniones asociados con el ácido no volátil
aumenta.
• Este cambio de concentración de aniones proporciona una forma
práctica de analizar la causa de la acidosis metabólica por lo que se
conoce como la Brecha Aniónica («anion gap»): representa la
diferencia entre la concentración del principal catión (Na+) del
fluido extracelular y los principales aniones (Cl- y HCO3-) del
fluido extracelular: (Es normal entre 8-16 mEq/L)
Una aproximación para el análisis de los
desórdenes acido-básico simples
*Si la respuesta compensatoria no es apropiada se debe sospechar un desorden ácido-basico mixto 42
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En la clínica:
• Para lograr calcular la excreción urinaria de NH4+ se hace
indirectamente.
• Por ejemplo: en situación de acidosis metabólica, la
respuesta apropiada renal es la excreción neta de ácido.
• Poco o nada de HCO3- en orina. La orina será ácida y la
excreción de NH4+ se aumentará y los cationes urinarios
son Na+, K+, y NH4+.
• Si sólo se calculan los valores de Na+, K+ y Cl- :
Por consiguiente, la brecha aniónica urinaria debe ser
negativa si hay cantidades adecuadas de NH4+ excretado.
Regulación de la secreción renal
de ácido
• La acidosis respiratoria estimula la
secreción renal de H+.
• La acidosis metabólica estimula la secreción
proximal de H+ y la producción de NH3.
• La alcalosis metabólica reduce la secreción
proximal de H+ y en túbulo colector cortical
puede producir secreción de HCO3-
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EXCRECIÓN NETA DE ÁCIDO POR LOS RIÑONES • 50 a 100 m Eq/L de H+ se excretan por la orina, equivalente a
la cantidad de ácido no volátil producida.
• Se secretan en el día aprox. 4390 mEq de H+. La mayoría sirve
para reabsorción de HCO3- filtrado ( 4320 mEq/día).
• La orina es ácida pero no más ácida que pH 4.0 a 4.5. Es decir,
la concentración máxima de H+ es solamente de 0.1 mEq/L. El
resto del H+ secretado se excreta unido a amortiguadores
urinarios de los cuales el principal es el fosfato (Pi). Estos
buffers se llaman ácidos titulables.
• La síntesis y excreción de NH4+ también implica
mantenimiento del balance ácido básico a través de la
formación de un nuevo HCO3- por cada NH4+ excretado.
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