Equilibrio acido-base.

Bueno aves entre hoy y mañana vamos a ver un par de temas que lo vamos a ver de forma somera, como una introducción al tema.

Recordarles que la def de pH esta mayoritariamente relacionada con la concentración de iones hidrogeno, el pH generalmente esta graduado en una escala de pH que va de 0 a 14 y si la concentración de H es alta entonces la concentración es acida (bajo 7)y si tiene poco H es básica (pH sobre 7)

En el equilibrio, esto es importante recordarlo , en el equilibrio acido-base , la constante de equilibrio se denomina cte de acidez o cte de basicidad y el pKa es la forma de expresar la cte de eqq ya sea en un ambiente acido o básico. Y en esencia hay una relación del pKa=-log de la

cte de eqq y probablemente no se si recordaran o es mucho pedir , la ecuación de Ecuación de Henderson-Hasselbalch pH = pK + log ( base ) / ( ácido ) que la vimos en fisiología y que nos da el pH de una solución, por lo tanto las concentraciones de iones H van a establecer en clara medida el rango de pH y el valor del pH que tiene una solución e términos de las concentraciones H.

También recordando , los acidos son donantes de H y las bases son aceptoras, los acidos y bases fuertes se disocian completamente en solución , ej el HCl, NaOH, mientras que los acidos y bases débiles se disocian parcialmente en solución y por ej esta el ac láctico, el ac carbonico.

La homeostasis del pH esta sometida a un control muy estricto partiendo del hecho que el pH del LEC tiene un valor de 7.4, que el pH de l sangre es de 7.35 -7.45 y precisamente se puede condicionar la muerte del individuo , cuando el pH sanguíneo cae por debajo de 6.8 o se incrementa por encima de 8. Esta movilidad del pH sanguíneo es lo que define 2 condiciones químicas extraordinariamente importantes que tienen un impacto en la vida del hombre que son las acidosis y las alcalosis.

Se def como acidosis cuando el pH sanguíneo esta por debajo de los 7.35 y una alcalosis cuando esta por encima de los 7.45

Por lo tanto cmo les comentaba existe una ventana muy strecha en mantener el pH en un rango fisiológicamente estable que sea compatible con el funcionamiento de las células y los tejidos y donde se establecen 2 condiciones clínicas relevantes una ves que se sale del rango y donde precisamente se logra la muerte en condiciones extremas ( bajo 6.8 y sobre 8). Hemos estafo hablando del H , veamos entonces cuales son las fuentes de iones H:

1.- fuente volátil: incluye toda la producción de CO2 de origen celular y que tiene una eliminación pulmonar. Y se calcula que se eliminan 12.000mM de CO2 al dia.

2.- fuente no volátil: que en un individuo de 70 kg la producción de estos acidos va entre 1 meqq por kg de peso por 24 hrs que es prácticamente del metabolismo incompleto de los precursores de CO2 , el catabolismo oxidativo de todos los aa que tiene grupos sulfridilo (cisteínas), hidrólisis de aniones fosfatos de las proteína( puesto que una ves hidrolizados forman acido fosfórico).

Por lo tanto en términos de eqq ac-base la concentraciones de H van a jugar un papel muy relevante y si bien el rango de pH que les comentaba hace un momento era extraordinariamente importante para mantener esta homeostasis del pH , observen el rango e donde se mueve las concentraciones de H dentro de estos rangos de pH (7.35-7.45) y observen las unidades de medida de estos valores , osea estamos hablande nanomolar osea de concentraciones muy pequeñas de H y que si por alguna razón las concentraciones de desmarcan de este rango se va a producir un impacto importante dese el punto de vista de la fisiopatología.

Recordemos tb que cosa era lo que son tampones químicos y un tampón qco no es mas qe la mezcla de un ac débil con su base conjugada o de una base débil con el ac. Conjugado. La acción de los tampones va a depender de la concentración de la base débil y ac.conjugado o el ac.debil y su base conjugada y también de pKa (cte de disociación) por lo tanto para considerar una sustacia que sea un buen tampón hay que considerar que es aquella que se encuentre en disponibilidades importantes para que sea tomado una ves ke haga falta y lo otro importante es que su pKa sea muy próximo al pH esperado en la solución, puesto que si existe una cercanía en términos de pH y e pKa entonces es muy fácil realizar una curva de titulación y si se puede hacer una curva de titulación entonces es muy fácil conocer las concentraciones de los participantes de la reacción de eqq y por ende poder conocer solamente los elementos que están disociados si no que también los correspondientes ac conjugados o bases conjugadas.

Ahora bien uno de los principales sistema de tamponar soluciones en el organismo humano es el sistema de CO2/HCO3- y recordando que hay una enzima que tiene una relevancia importante , que es la anhidrasa carbonica , que va a tener un papel importante en términos del intercambio gaseoso , puesto que a través de esta enzima se logra establecer un eqq entre el CO2 y la formación de acido carbonico , y este ac carbonico una ves que es formado es capaz de ser a su ves desdoblado y establecer un eqq en dependencia de las concentraciones de H que hay en el medio para formar bicarbonato , por eso es que este sistema se denomina CO2/HCO3-. Este sistema y aquí es importante resaltar que este es el principal tampón del LEC y que este sistema es tamponado en gran medida por los pulmones y los riñones funcionando de manera coordinada.

En el eqq del LEC, osea en términos de su capacidad tamponante se mantiene una proporción de 20:1 en términos de bicarbonato : ac carbonico. Esto en esencia son las rxs por las cuales e produce el bicarbonato en un ambiente acido y ac.carbonico en un ambiente basico( están en la diapo) . formando las correspondientes sales + agua.

Ahora bien independientemente de la acción que tiene el sistema de CO2-bicarbonato existen otros tampones que son capaces de qee una solución en los ambientes fisiológicosy precisamente los fosfatos y las proteínas plasmáticas son los 2 sistemas mas relevantes después del sistema co2 bicarbonato para tamponar LEC. Recordemos que el fosfato viene principalmente del catabolismo de proteínas y los niveles sericos de fosfato pueden interaccionar con H formando una sal estable que es la sal de fosfato de dihidronio y en el caso de las proteínas son también capaces de aceptar iones H y formar un complejo proteína-acido. En esencia entre estos 3 sistemas actúan para tamponar el 50% de los acidos no volátiles y el 70% de la sobrecarga por álcali , el

resto del tamponamiento es asimilado por la capacidad de tamponamiento que posee as células e su interior puesto que evidentemente i se superan estas cifras entonces va a haber una dif de pH importante entre el LEC y el LIC y por lo tanto se van a estables concentraciones dif de H y por ende los mecanismos de tamponacion que van a estar funcionando van a ser netamente IC. Esto es un ej = que en términos de tampón fosfato y es capaz de tamponar soluciones dentro de las células por aumento de H o OH con la formación de las correspondientes sales derivadas del aion fosfato. Como les comentaba las proteínas también son importantes agentes que controlan el pH de una solución recordando que los grupos COOH de las prot son capaces de donar H y lo NH2 son capaces de aceptar H y las cadenas laterales de aa aromaticos aceptan H.

Otra fuente importante que participa en el tamponamiento EC es hueso, en varias condiciones clínicas ,mayoritariamente donde hay acidosis crónicas están reportadas que se producen desmineralización de los huesos y esta desmineralización se produce porque hay perdida importante del calcio del hueso porque el calcio unido a los H que esta en demasía en acidosis crónica van entonces a formar esta sal que se conoce como ortofosfatoacidode calcio y que tiene una capacidad importante de ser la forma final de la capacidad tamponante que tiene el calcio e los huesos. Ahora bien hemos visto que existen mecanismos propios del punto de vista fisioquimico para tratar de neutralizar un exceso de H o OH en termino de regular el pH hacia la neutralidad sin embargo desde el punto de vista fisiopatologico existen mecanismos que deben ser en gran medida funcionar como uan reserva en caso de que estos mecanismo químicos de tamponacion no funcionen entonces se activen determiandos mecanismo que sean capaces de tratar de compensar lo que los sistemas químicos no puedan realizar.

Y dentro de los mecanismo mas relevantes esta el sistema respiratorio: están basados en la capacidad fisiológica que tiene la respiración en los seres aerobios y sobre todo en los humanos de exalar CO2, es un mecanismo potente pero que solo funciona con acidos volátiles, no afecta los acidos fijos (ac láctico) y aquí están precisamente la contribución de los mec respiratorios en términos de la capacidad y volvemos al mismo sistema de tampón CO2-bicarbonato en que funciona a nivel respiratorio y aquí es donde juega un papel importante el sistema respiratorio, precisamente cuando esta tratando de ajustar un pH se puede realizar modificando la frecuencia respiratoria, porque se si modifica la frecuencia respiratoria se va entonces a modificar la concentración de CO2 como de bicarbonato. Como les comentaba después de los mecanismo respiratorios también hay otros que son los renales que van a permitir eliminar grandes cantidades de acido a través de la orina, el riñon también puede regular , pero en mucha menor medida la excreción de bases principalmente amonio o sales de amonio lo cual va a permitir en gran medida que se conserven en buena parte los niveles de bicarbonato que están presentes en la sangre, el sistema renal es el mas efectivo de regulación del pH sanguíneo, osea si hay un desbalance en términos de la funcionalidad renal hay un serio desbalance en el pH y hay una gran posibilidad de que se instaure una condición de alcalosis. En términos de velocidades de corrección, los sistemas de tampon químico funcionan instantáneamente, los mec respiratorios toman desde minutos a horas en compensar una variación e pH y los mecanismos renales son mucho mas lentos que los respiratorios , puesto que tarda desde horas hasta días en términos de la magnitud del cambio y de la funcionalidad renal. Por ende la primera línea de defena para amortiguar cualquier cambio de pH que se produce e

el organismo esta basado en los tampones químicos es decir el sistem bicarbonato , el sistema fosfato, las proteínas, el calcio de los huesos y e la segunda línea están los sistemas fisiológicos que involucran los mecanismo respitarios y finalmente los renales que implican la excreción de iones H.

En esta lamina les quiero demostrar que el pH es una interaccion bidireccional en todos los sistemas en términos de tres principales compartimentos dentro del organismo: la circulación y en particular la contribución del sistema de la anhidrasa carbonica, el sistema respiratorio en términos de su capacidad de regular los niveles de CO2 y el sistema renal en términos de su capacidad de regular las concentraciones de H. por lo tanto el manejo del Ph sanguíneo se establece por la acción cooperativa de estos 3 sistemas. Pasemos entonces a ver los principales transtornos del eqq acido-base.

Hay 2 tipos de transtornos: aquelos que proceden con la alteración primaria de la concentración de bicarbonato que generalmente son transtornos de naturaleza metabolica y aquellos que están condicionados por una alteración en la presión parcial de CO2 y que son transtornos respiratorios.

Recordemos el rango de pH es muy estrecho y por lo tanto mantener el pH dentro de esos parámetros es una tarea sumamente importante y si el pH se va de estos valore entonces estamos frente de los conocidos transtorno del equilibrio acido-base.

Puede ser una acidosis por debajo de 7.35 y una alcalosis por sobre 7.45.

Acidosis:

La principal consencuencia de la acidosis corresponden a las alteraciones en el SNC fundamentalmente porque hay una DEPRESION importante en términos de la capacidad de transmisión sináptica. Esta transmisión sináptica esta determinada por la concentración de algunos iones , pero también del potencial eléctrico y por lo tanto el potencial eléctrico varia de forma relativamente importante cuando se tienen soluciones ionizadas, como una solución fisiológica y por lo tanto cambio en el pH van a generar importantes cambios en la transmisión sináptica.

Los principales síntomas: debilidad general, la acidosis severa provoca desorientación, coma y finalmente la muerte.

Alcalosis:

Puede causar SOBREEXITABILIDAD del SNC y también a nivel periférico puede causar en primera instancia nerviosismos, espasmos musculares (tetania), convulsiones, perdida de conciencia y muerte.

Aquí esta ejemplificado en términos del impacto que tiene la acumulación de H y la perdida de bases o la capacidad de perder bicarbonato en ultima instancia ambas pueden generar concentraciones incrementadas de H y por lo tanto se produce una caída en el pH provocando una acidosis y las principales causas en que se puede producir un decremento de H es con la perdida de formación de H pero también por alguna acumulación de bases que entonces van a neutralizar estos H y en esencia la

concentración neta de H va a presentare disminuida y va a aumentar el pH llevando a una alcalosis.

Acidosis respiratoria.

Esta condicionada por la presencia de un exceso de acido carbonico en la sangre por encima de los 45 mm de hg. Generalmente se establece bajo una condición que se llama hipercapnia y en condiciones ya se cronicidad que implican en primer lugar una depresión del centro respiratorio a nivel bulbar , esta depresión del centro respiratorio se puede producir por traumas, drogras,fármacos, paralisis de los musculos respiratorios o por establecimiento de una condicion clínica como es el enfisema. En condiciones agudas una de las condiciones clínicas que generalmente mas rápidamente debuta con una acidosis respiratorio que es el síndrome de distress respiratorio del adulto en el edema pulmonar y también en neumotórax todas en ultima instancia van a favorecer que aumente el acido carbonico en la sangre. Ahora la compensación de la acidosis respiratoria va a estar condicionada por el papel que van a asumir los riñones en tratar de eliminar el H y sobre todo retener bicarbonato para que de forma dual se produzca la estabilización del pH y observen este diagrama (diapo 29) ustedes recordaran que cuando vimos el sistema de CO2-bicarbonato les comentaba que la relación que existía entre ellos esta B:Ac.Carbonico= 20:1 para mantener esta capacidad tamponante en caso de que haya acidosis respiratoria evidentemente por una depresión del centro de control respiratorio evidentemente va a haber un aumento importante de las presiones parciales de CO2 a nivel pulmonar por lo tanto se va a producir una disminución del pH y observen que se produce un aumento extraordinarimente importante de la cantidad de ac. Carbonico cuando la cantidad de bicarbonato no cambia, como entonces el cuerpo trata de compensar esta acidosis respiratoria? Pues e primer lugar en primer lugar tratando de aumentar la excreción de H a través de la orina o de retener bicarbonato a nivel de la orina. Y asi tratar de lograr un equilibrio en el pH.

Alcalosis respiratoria.

En este caso se produce por déficit de acido carbonico, se produce cuando la pCO2 es menor a 35mm de Hg, es la alteración mas común de las del eqq ac-base y la alcalosis es una condición que puede generarse en diversas situaciones, pero donde la causa primaria es una HIPEREVENTILACION.

Condiciones que estimulan el centro respiratorio para aumentar la frecuencia respiratoria son:

Deficiencia de oxigeno por la altura.

Enfermedad pulmonar o ICC

Ansiedad, fiebre, anemia.

Sepsis por gram (-)con una altísima mortalidad en la clínica, es precisamente una de

las condiciones que genera una alcalosis respiratoria por eso es un cuadro infeccioso

mantenido, sobretodo en pacientes pediátricos que debutan en el hospital, una de las

principales indicaciones desde el punto de vista del manejo terapéutico y sobretodo de ver la

gravedad del caso es realizar un análisis de pH para entonces definir si es que hay un grado de

alcalosis o no.

La compensación de esta alcalosis respiratoria va a estar fundamentalmente centrada

en que los riñones van a tratar de conservar por todos los medios los niveles de H+, por lo

tanto, disminuye de forma importante la excreción de H+ y aumenta en forma relevante la

excreción de iones bicarbonato.

Esta es la figura (diapo 33) que explica las condiciones de alcalosis metabólica,

recuerden que siempre debe mantenerse la proporción 1/20 en condiciones fisiológicas, y en

presencia de alcalosis metabólica hay un cambio importante en la Presión Parcial de O2 por

esta hiperventilación, por lo tanto, hay una disminución relevante de las concentraciones de

ácido carbónico a nivel pulmonar, puesto que se favorece la expresión de CO2 por esta

hiperventilación, y por lo tanto el riñón tendría que tratar, para compensar esta alteración que

se ha producido, de conservar los H+ para aumentar el pH, o eliminar los iones HCO3-

generándose una orina de naturaleza alcalina.

Pasemos a ver Acidosis Metabólica, que se genera mayoritariamente por un déficit de

HCO3- en el torrente sanguíneo, sobre todo cuando los niveles de HCO3

- caen por debajo de

22mEq/L; y donde las principales causas de acidosis metabólicas son la pérdida de HCO3- por

diarrea y también por disfunción renal. Hay una acumulación importante de ácidos, sobre todo

hay una acumulación de Ácido Láctico y de cetonas, e implica que hay una falla renal en

términos de la capacidad de excreción de H+, por lo tanto aumenta en forma importante esta

concentración en sangre que produce la acidosis.

Hay varios síntomas: parte con cefalea, letargia, igualmente una condición que puede

derivar en la muerte en un individuo.

Y la compensación de la acidosis metabólica procede por incremento de la ventilación;

por la excreción renal de H+ si fuese posible, es relativamente importante que en algunos casos

se puede producir un intercambio de potasio por el exceso de H+ que en última instancia

ambos tienen carga positiva en el fluido extracelular, por lo tanto se va a producir una pérdida

importante de potasio en la célula a consecuencia de una entrada relevante de H+ a la célula.

(diapo 37) Y la manera del organismo de compensar una acidosis metabólica, en

términos de la producción, mayoritariamente definida porque hay un decremento importante

de los HCO3-, observen que hay una compensación dual, tanto del aporte del sistema pulmonar

en términos de lograr un respiración más hiperactiva para entonces favorecer que esta

cantidad que se ha mantenido constante pero ha disminuido notablemente la concentración

de iones HCO3- , tratar en última instancia de favorecer que exista una disminución de CO2 a

nivel del pulmón favoreciendo que la concentración de HCO3- vaya hacia la orina, esta es

conservada y sólo se elimina los iones H+ y de esta forma tratando de compensar este

desbalance que se ha producido.

Finalmente vamos a ver el concepto Anión Gap o intervalo aniónico, es también un

parámetro importante para monitorear determinadas condiciones de acidosis o de alcalosis. El

anión gap es un indicador de que si ante un cuadro de acidosis metabólica, ésta se debe o por

sobreproducción de ácidos o por pérdida de iones HCO3-. O sea, es importante definir las

causas que estén incidiendo en la acidosis metabólica porque las aplicaciones terapéuticas son

diferentes.

Recordar que un anión se define como todas las especies que se disocian en solución y

que tienen carga negativa; en general, algunas de las causas de acidosis metabólica van a

liberar algunos aniones dentro del líquido extracelular que no se cuantifican, que no pueden

ser medidos; es decir, cuando se hace el balance electrolítico de un individuo, generalmente

las principales fracciones que cuantifican son Na libre, K libre, Cl y HCO3-, precisamente porque

son aniones y cationes contribuyentes a la totalidad aniónica que hay presente en el torrente

sanguíneo. Sin embargo, puede haber algún entorno, en este caso, estas dos áreas de esta

igualdad deben tener el mismo valor para que se mantenga un valor de pH neutro o cercano a

la neutralidad (diapo 39). Por lo tanto, este valor que se conoce como anión gap, es

precisamente la contribución de algunos aniones dentro de esta porción de la ecuación que no

precisamente son definidos por los dos principales contribuyentes aniónicos al balance

electrolítico de los fluidos, en particular de la sangre.

En general, se sugiere que cuando hay un gap > 30 existe un aumento de estas

concentraciones de aniones no medidos, y por lo tanto, debe haber una variación importante

en alguno de los contribuyentes de el resto de los aniones a expensas de modificarse este

valor. Esto tiene importancia desde el punto de vista clínico sobre todo en el manejo de los

niveles de electrolitos en un individuo que ha sido manejado tanto por una condición de

acidosis como de alcalosis, hay que mantenerlos dentro de los rangos que permiten esta

ecuación.

Finalmente vamos a ver la Alcalosis metabólica, que se genera cuando hay un exceso

de HCO3- por encima de los 26mEq/L. Generalmente se produce cuando hay cuadros

importantes de emesis donde hay una pérdida importante de una fuente relevante de iones H+

como es el jugo gástrico; en desórdenes endocrinos también hay reportados cambios

importantes en términos de alteración de la excreción de HCO3-; la ingestión excesiva de

antiácidos, hay personas que padecen de forma crónica de hiperacidez que son consumidores

habituales de antiácidos del tipo neutralizante, ya sean sales de bicarbonato, etc. La

deshidratación severa también es una fuente importante.

El mecanismo por el que se produce este desbalance de Alcalosis Metabólica

(diapo41); observen que en este caso un incremento importante del pH pero no hay cambio de

la Presión Parcial de O2, aquí no tiene nada que ver la funcionalidad pulmonar, sólo hay un

aumento importante de los iones HCO3-, mayoritariamente por excesiva ingestión de antiácido.

Y finalmente el organismo trata de compensar de la misma forma, tanto del punto de vista de

ambos sistemas, para mantener o restaurar un aumento importante de los niveles de ácido

carbónico para tratar de equiparar o disminuir los niveles de HCO3- tanto a través de una

eliminación importante de HCO3- a través de la orina, manteniendo siempre las

concentraciones de H+ para favorecer el establecimiento o recuperación de un estadio de

neutralidad hacia la disminución del pH.