Equilibrio Ácido-Base en el Cuerpo Humano

Equilibrio Ácido-Base

• El pH normal del cuerpo humano se encuentra entre 7,35 y 7,45.
• Este equilibrio se regula por sistemas extracelulares como el ácido carbónico (H2CO3) y bicarbonato (HCO3-) e intracelulares como las proteínas.
• Los ácidos y bases se clasifican como fuertes o débiles según su grado de disociación.
• En el organismo predominan los ácidos y bases débiles.
• El pH se calcula mediante la siguiente fórmula: pH = -log[H+].
• El pK es el logaritmo negativo de la constante de disociación ácida (KA).
• En condiciones normales, el pK para el ácido carbónico es 6,1.

Producción Metabólica de Ácido y Bicarbonato

• El cuerpo produce ácido y bicarbonato como resultado del metabolismo.

CO2 y Bicarbonato

• El CO2 se transporta en la sangre de tres formas:
  • Gas disuelto en el plasma (la cantidad depende de la PCO2 y el coeficiente de solubilidad)
  • Bicarbonato (HCO3-)
  • Carbaminohemoglobina

Cálculo del pH

• La relación entre HCO3- y H2CO3 determina el pH.
  • Una relación de 20:1 corresponde a un pH de 7,4.
  • Una relación mayor que 20:1 indica un pH mayor que 7,4.
  • Una relación menor que 20:1 indica un pH menor que 7,4.

Regulación del pH

• El pH del cuerpo se regula mediante tres mecanismos principales:
  • Sistemas amortiguadores químicos de los líquidos corporales.
  • Los pulmones (eliminan CO2).
  • Los riñones (eliminan H+ y generan HCO3-).

Sistemas Amortiguadores Químicos

• Los sistemas amortiguadores químicos se encuentran en el líquido intracelular (LIC) y el líquido extracelular (LEC).
• Actúan como una base débil y su par ácido conjugado o un ácido débil y su par una base conjugada.
• Permiten intercambiar un ácido fuerte por un ácido débil y viceversa, impidiendo grandes cambios en el pH.
• Los tres principales sistemas amortiguadores son:
  • Sistema Bicarbonato
  • Proteínas
  • Sistema de intercambio H+/K+ transcelular.

Sistema Amortiguador de Bicarbonato

• Es el sistema amortiguador más potente en el LEC.
• Utiliza H2CO3 como ácido débil y NaHCO3 como base débil.
• Permite reemplazar el H2CO3 por HCl (ácido fuerte) y el NaHCO3 por NaOH (base fuerte).
• Es muy eficiente porque sus componentes se pueden agregar y eliminar fácilmente del cuerpo.
• El metabolismo proporciona una fuente constante de CO2 para reemplazar el H2CO3 perdido al agregar una base en exceso.
• El CO2 se elimina fácilmente al agregar un ácido en exceso.
• Los riñones conservan HCO3- cuando se agrega un ácido en exceso y excretan HCO3- al agregar una base en exceso.

Sistema Amortiguador de Proteínas

• Constituyen los sistemas amortiguadores más grandes del cuerpo.
• Son anfotéricas, es decir, pueden actuar como ácidos o bases.
• Contienen grupos ionizables que pueden liberar o unirse a H+.
• Los principales sistemas amortiguadores de proteínas se encuentran en las células.
• La albúmina y las globulinas plasmáticas son las principales soluciones amortiguadoras en el compartimiento vascular.

Intercambio H+/K+

• El intercambio transcompartimental de H+ y K+ es otro sistema importante de regulación ácido-base.
• Ambos iones poseen carga positiva y se mueven libremente del LEC al LIC y viceversa.
• Un exceso de H+ en el LEC produce una migración hacia el LIC a través del intercambio con K+, y viceversa.
• Cualquier alteración en los niveles de K+ afecta el equilibrio acidobase, y a su vez, las alteraciones del equilibrio acidobase afectan los niveles de K+.

Sistemas Reguladores Pulmonares

• Representan la segunda línea de defensa contra los cambios en el sistema ácido-base.
• La ventilación aumenta la PCO2, mientras que la disminución de la ventilación reduce la PCO2.
• Cuando la [H+] excede lo normal, se estimula el sistema respiratorio para aumentar la ventilación.
• El control del pH es rápido, tiene lugar en minutos y alcanza su máximo entre 12 a 24 horas.
• No devuelve por completo el pH a la normalidad (50-75%).
• Actúa rápidamente para evitar grandes cambios del pH, mientras que se espera la respuesta renal.

Mecanismos de Control Renales

• Los riñones desempeñan tres funciones principales en la regulación ácido-base:
  • Excreción de H+ proveniente de ácidos fijos (proteínas y lípidos).
  • Reabsorción de HCO3-.
  • Producción de HCO3-.
• No pueden regular en minutos, sino que se tarda días para que los riñones regulen los niveles de pH a sus valores normales.

Eliminación de Iones Hidrógeno y Reabsorción de Bicarbonato

• Se produce en los túbulos renales.
• Los sistemas amortiguadores tubulares de fosfato y amoniaco ayudan a amortiguar el pH de la orina para evitar que sea demasiado ácido (a 4,5).

Sistema Amortiguador de Amoniaco

• Ocurre en tres pasos:
  • Síntesis de NH4+ de la glutamina en el túbulo proximal.
  • Reabsorción y reciclado del NH4+ en la porción medular del riñón.
  • Amortiguación de iones H+ por el NH4+ en los túbulos colectores.

Intercambio de Potasio e Hidrógeno

• La hipopotasemia (baja concentración de potasio) causa secreción de H+ y reabsorción de HCO3-.
• Cuando los niveles de K+ son bajos, hay un movimiento del LIC al LEC, y un movimiento de H+ del LEC al LIC.
• La bomba H+/K+ ATPasa en los túbulos distales del riñón reabsorbe activamente el K+ y secreta H+.
• El equilibrio acidobase altera los niveles de K+: la acidosis tiende a aumentar la eliminación de H+ y disminuir la eliminación de K+, mientras que la alcalosis tiende a disminuir la eliminación de H+ e incrementar la eliminación de K+.
• La aldosterona estimula la secreción de H+ de manera indirecta, aumentando la reabsorción de Na+ y K+.
• El hipertiroidismo aumenta la eliminación de K+ e incrementa el pH.
• El hiperaldosteronismo tiene un efecto contrario.

Intercambio Cloruro-Bicarbonato

• Los riñones intercambian aniones cloruro por bicarbonato, lo que ocurre con la reabsorción de Na+ en los túbulos.
• Cuando hay un agotamiento de volumen por vómito o agotamiento de cloruro, los riñones reemplazan el Cl- por HCO3-, aumentando su absorción.
• La alcalosis hipoclorémica es un aumento del pH inducido por la absorción excesiva de HCO3- (asociado a la disminución de Cl-).
• La acidosis hiperclorémica es una disminución del pH como resultado de la reabsorción de HCO3- debido a un aumento de los niveles de Cl-.

Pruebas Laboratoriales

• Se utilizan para evaluar el equilibrio ácido-base. Las principales pruebas incluyen:
  • Niveles de CO2 y HCO3-: Se miden en sangre arterial para evaluar la PCO2 y el coeficiente de solubilidad (PCO2 35-45 mmHg). También proporcionan información sobre los niveles de O2. El nivel de CO2 se refiere al CO2 total en sangre, incluyendo el disuelto, como HCO3- y como carbaminohemoglobina. El intervalo normal para la sangre venosa es de 24-31 mEq/L y para la arterial es de 22-26 mEq/L.
  • Exceso o Déficit de Base: Mide la base amortiguadora sanguínea total, incluyendo hemoglobina, proteínas, fosfatos y HCO3-. Describe la cantidad de ácido fijo o base que se necesita agregar a una muestra de sangre para alcanzar un pH de 7,4. Indica un cambio no respiratorio en el equilibrio ácido-base. Un exceso indica alcalosis metabólica y un déficit acidosis metabólica.
  • Intervalo Aniónico: Es la diferencia entre la concentración plasmática de Na+ y la suma de los aniones Cl- y HCO3-. La diferencia representa la concentración de los aniones no medidos. El valor normal medido por espectrometría de emisión atómica es de 8-16 mEq/L. Se ajusta por la concentración de albumina en personas con niveles bajos de albúmina. Se puede observar un IA elevado en afecciones como acidosis láctica y cetoacidosis secundarias a concentraciones altas de ácidos metabólicos. Sin embargo, también se observa IA en padecimientos donde ocurren disminución de aniones no medidos o aumento de cationes no medidos, como en la hiperpotasemia, hipercalcemia, hipermagnesemia, intoxicación por litio o mieloma múltiple.
  • IA en orina: Mide la concentración de Na+ y K+ y los aniones Cl- para estimar la excreción de NH4+. Como el amonio es un catión, el valor del IA se vuelve más negativo cuando la excreción de NH4+ aumenta. En condiciones normales, se secreta 20-40 mmol/L y el IA es cercano a 0. En la acidosis metabólica, la cantidad de NH4+ debe aumentar si se mantiene la excreción de H+, por lo tanto, el valor del IA de la orina se vuelve más negativo.

Trastornos del Equilibrio Acido Base

• La acidosis o alcalosis ocurren como resultado de la alteración de la [CO2] y [HCO3-] disueltos. El HCO3- constituye el principal álcali del LEC. Los desequilibrios acidobasicos producen acidosis, y la alcalosis suele ser compensatoria.
• Los trastornos acidobasicos se clasifican como metabólicos o respiratorios:
  • Metabólico: Se altera la [HCO3-]. Se produce una adición o pérdida de un ácido o álcali no volátil del LEC.
    • pH [HCO3-]: Acidosis metabólica.
    • pH [HCO3-]: Alcalosis metabólica.
  • Respiratorio: Se altera la ventilación y como consecuencia se produce una alteración de PCO2.
    • pH ventilación pulmonar PCO2: Acidosis respiratoria.
    • pH ventilación pulmonar PCO2: Alcalosis respiratoria.

Mecanismos Compensatorios

• Los mecanismos compensatorios actúan para contrarrestar los cambios en el pH.
• Implican un fenómeno primario o iniciador y uno secundario o compensatorio.
• La acidosis o alcalosis pueden ser compensatorias o no.

IA como Buen Método Diagnóstico

• El IA (Intervalo Aniónico) es una herramienta útil para el diagnóstico de trastornos ácido-base.

Acidosis Metabólica

• pH [HCO3-]: Acidosis metabólica, ventilación pulmonar PCO2: Alcalosis respiratoria.
• Se espera una reducción de 1-1,5 mmHg por cada 1 mEq/L de HCO3-.
• Se puede presentar en situaciones como:
  • Diarrea grave, drenaje de intestino delgado, páncreas o fístula biliar, drenaje de ileostomía y succión intestinal.
  • Diarrea de origen microbiano.

Acidosis Hiperclorémica

• Ocurre cuando los niveles de Cl- aumentan y los de HCO3- disminuyen.
• Puede ser consecuencia del tratamiento con fármacos que contienen cloruro.
• En la acidosis hiperclorémica, el IA permanece dentro de la normalidad, aumentan los niveles plasmáticos de Cl- y disminuyen los de HCO3-.

Manifestaciones Clínicas

• Los signos y síntomas de la acidosis metabólica se pueden clasificar en tres categorías:
  • Signos y síntomas del trastorno que causa la acidosis.
  • Cambios en la función corporal relacionados con el reclutamiento de mecanismos compensatorios.
  • Alteraciones de la función cardiovascular, neurológica y músculoesquelética.

Alcalosis Metabólica

• La alcalosis metabólica se puede desarrollar como resultado de:
  • Ganancia de base: Ingesta excesiva de antiácidos, administración de bicarbonato intravenoso.
  • Pérdida de ácidos fijos: Vómito, aspiración gástrica, diarrea, pérdida de H+ por el intestino delgado, etc.
  • Mantenimiento de los niveles incrementados de HCO3-: Contracción del volumen del LEC, hipopotasemia o hipocloremia.

Carga de Exceso de Base

• Es un indicador útil para determinar la gravedad de la alcalosis metabólica.

Perdida de Ácido Fijo

• Se produce debido a la pérdida de ácido del estómago y Cl- de la orina.
• Contribuye al mantenimiento de la alcalosis metabólica.

Acidosis Respiratoria

• Se desarrolla como un trastorno agudo o crónico, principalmente como consecuencia de la reducción de la ventilación.
  • Acidosis respiratoria aguda: Elevación rápida de la PCO2 arterial con un incremento mínimo de HCO3- plasmático y una disminución notable del pH.
  • Acidosis respiratoria crónica: Incremento sostenido de la PCO2 arterial, un aumento más marcado del HCO3- y un menor descenso del pH.

Trastornos Agudos de la Ventilación

• Pueden causar acidosis respiratoria aguda:
  • Deterioro de la función del centro respiratorio.
  • Enfermedad pulmonar.
  • Lesión torácica.

Trastornos Crónicos de la Ventilación

• Pueden causar acidosis respiratoria crónica:
  • Enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC).

Producción Incrementada de CO2

• También puede contribuir a la acidosis respiratoria.

Alcalosis Respiratoria

• Se caracteriza por una disminución de la PCO2 arterial.
• Puede ser causada por:
  • Embolismo pulmonar.
  • Insuficiencia cardíaca congestiva.
  • Embarazo.
  • Ansiedad.
  • Escalada a grandes altitudes.