Alteraciones del equilibrio ácido-base
Una importante propiedad de la sangre es su grado de acidez o de alcalinidad. La acidez o la alcalinidad de cualquier solución, incluida la sangre, se indica mediante la escala de pH.
Autores: María José Álvarez Padilla, DUE Hospital Universitario Reina Sofía de Córdoba.
Isabel Ortiz Ramírez, DUE Hospital Universitario Reina Sofía de Córdoba.
Óscar Páez Ruiz, DUE Hospital Universitario Reina Sofía de Córdoba.
INTRODUCCIÓN
La acidez y la alcalinidad se expresan en la escala de pH, que oscila de 0 (ácidos fuertes) a 14 (bases o álcalis fuertes). El centro de la escala de pH lo ocupa el valor denominado neutro, es decir, 7,0. Si el pH se encuentra entre 7,35 y 7,45, la sangre es ligeramente básica. Por lo general, el organismo mantiene el pH de la sangre próximo a 7,4.
La acidez de la sangre aumenta cuando:
La concentración de compuestos ácidos en el cuerpo se eleva (ya sea porque se ingieren o se producen en mayor cantidad, ya sea porque su eliminación está reducida)
La concentración de sustancias básicas (alcalinas) en el cuerpo disminuye (bien porque se ingieren o se producen menos cantidad, bien porque su eliminación está reducida).
La alcalinidad de la sangre aumenta cuando la concentración de ácido en el cuerpo disminuye o cuando aumenta la concentración de bases.
PALABRAS CLAVE
Equilibrio ácido-base. Trastornos ácido-base. Trastornos mixtos ácido-base. Alcalosis metabólica. Alcalosis respiratoria. Acidosis metabólica. Acidosis respiratoria.
EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE Y SU REGULACIÓN
Los iones hidrógeno (H+) son uno de los parámetros de mayor importancia en el equilibrio del estado ácido-base y su concentración depende de la interacción entre la presión arterial de dióxido de carbono (PaCO2), la concentración en plasma de los iones bicarbonato (HCO3-) y de la disociación constante del ácido carbónico (H2CO3), como lo determinó la ecuación de Henderson-Hasselbalch que define el pH en su variante no logarítmica como [H+] = 24 + pCO2/HCO3-.
El normal funcionamiento de nuestras células requiere mantener la concentración de H+ del líquido extracelular (LEC) en límites muy estrechos (el pH compatible con la vida está en torno a 6,80-7,80). Dado que los procesos metabólicos generan gran cantidad de ácidos, el organismo necesita neutralizar y eliminar los H+ sobrantes para mantener constante el pH (– log [H+]) del LEC. Para ello, dispone de varios medios:
1) Los sistemas tampón intracelulares (proteínas, hemoglobina, fosfato…) o extracelulares que actúan como amortiguadores químicos. De los amortiguadores del LEC el más importante es el sistema HCO3−/CO2 (CO2+H2O↔H2CO3↔ H++HCO3−). Este sistema usa H2CO3 como su ácido débil y una sal de bicarbonato, es un sistema eficaz ya que se elimina del cuerpo fácilmente. El sistema de intercambio transcelular de Hidrogeno-Potasio es también un mecanismo importante en la regulación del equilibrio acido básico, El H+ como el K+ tiene cargas positivas y ambos iones se mueven con libertad entre los compartimientos del LIC y el LEC. De las proteínas cabe destacar que constituyen el sistema amortiguador más grande del organismo. Estas moléculas son anfotéricas y pueden actuar como ácidos o bases. Los amortiguadores se localizan en las células. Los iones H + y el CO2 se difunden a través de las membranas celulares para amortiguarse con las proteínas intracelulares. La albumina y las globulinas plasmáticas son los principales amortiguadores proteínicos en el compartimiento vascular. El hueso es también una fuente adicional de amortiguación ácido básica. El exceso de iones H+ puede intercambiarse por Na y K+ en la superficie ósea. El 40% de la amortiguación de una carga aguda de ácido tiene lugar en el hueso y la función de los amortiguadores óseos es mayor en presencia de acidosis crónica. Las consecuencias de la amortiguación ósea incluyen desmineralización del hueso y predisposición al desarrollo de cálculos renales por el incremento de la excreción urinaria de calcio.
2) Regulación pulmonar mediante la eliminación del CO2 a través de la ventilación. La producción de CO2 por los tejidos es prácticamente constante y, aunque no es un ácido, en la práctica actúa como tal, al unirse con H2O y formar H2CO3. El aumento de la ventilación reduce la PCO2, mientras que el descenso de la ventilación la incrementa. Los quimiorreceptores en el tronco de encéfalo y los quimiorreceptores periféricos en los cuerpos carotídeos y aórticos perciben los cambios de la PCO2 y el pH sanguíneo, y modifican la frecuencia respiratoria. Este mecanismo alcanza su máximo nivel en 12 h a 24 h, no normaliza el pH del todo y su efectividad varía entre el 50% y el 75%.
3) Regulación renal, los mecanismos respiratorios no pueden ajustar el pH en minutos, pueden continuar su acción durante días hasta que el pH se normaliza.a través de dos mecanismos: secreción de H+ por los túbulos renales y reabsorción de bicarbonato. Por cada H+ excretado se genera un ión bicarbonato en plasma. En definitiva, según la ley de acción de masas, la acidosis (aumento de H+) puede producirse por una disminución del bicarbonato (acidosis metabólica) o por un aumento de la PaCO2 (acidosis respiratoria); y la alcalosis (disminución de los H+) por un aumento del bicarbonato (alcalosis metabólica) o por una disminución de la PaCO2 (alcalosis respiratoria). Los riñones regulan el pH del LEC mediante 3 mecanismos:
-Eliminación de H+ en la orina.
-Reabsorción del HCO3- filtrado.
-Producción de bicarbonato nuevo.
Intercambio hidrógeno/bicarbonato
Regula el pH mediante la secreción de exceso de H+ y reabsorción de HCO3- en los túbulos renales. El bicarbonato se filtra en el glomérulo y se reabsorbe en los túbulos. La reabsorción del bicarbonato también requiere de la presencia de la anhidrasa carbónica para catalizar la combinación de CO2 y H2O para formar H2CO. La anhidrasa carbónica se encuentra en el interior de la célula y en la superficie tubular, lo que permite que el H+ secretado se combine con HCO3-, El H2CO3 se disocia con rapidez tubular para formar CO2 y H2O que atraviesan con facilidad la membrana celular tubular. La anhidrasa carbónica cataliza de nuevo la formación de H2CO3, que luego se disocia en HCO3 y H+. A continuación, el HOC3 sale de la célula tubular y pasa al LEC; el H+ se secreta hacia al líquido tubular para iniciar otro ciclo de recuperación de HCO3.
Reabsorción de Bicarbonato Mediante Intercambio Cloro/Bicarbonato
El cloro se absorbe junto con el sodio a través de los túbulos. En situaciones de hipovolemia por vómito y falta de cloro, los riñones se ven forzados a sustituir el HCO3- por el anión Cl- lo que incrementa la absorción del primero. La alcalosis hipoclorémica se refiere al aumento del pH debido a la mayor reabsorción del HCO3- por el incremento de la concentración del Cl-. La alcalosis hiperclorémica indica el descenso de pH por una menor reabsorción de HCO3- secundaria a la mayor concentración de cloro.
Intercambio de potasio/hidrógeno
Sustituye la reabsorción de K+ por la secreción de H+ en los riñones, Cuando la concentración sérica K+ desciende, el K+ se desplaza del compartimiento de LIC al del LEC y hay un desplazamiento reciproco de H+ del compartimiento LEC al del LI. La acidosis intensifica la eliminación de H+ y reduce la eliminación de K+, con un aumento resultante de potasio sérico, mientras que la alcalosis tiende a disminuir la eliminación de H+ e incrementar la de K+ con el descenso consecuente de potasio sérico.
Amortiguadores de fosfato y amoniaco
Sistema Amortiguador de Fosfato: utiliza HPO4 y H2PO4 que se encuentra en el filtrado tubular para amortiguar el H+. La combinación de H+ con HPO4 para formar H2PO4 permite que los riñones aumente la secreción de iones H+.
Sistema Amortiguador de Amoníaco: las células tubulares renales son capaces de usar el aminoácido glutamina para sintetizar NH3 y secretarlo hacia el líquido tubular. Los iones de H+ se combinan con el amoníaco para formar iones de amonio (NH4+). A su vez, estos iones se combinan con iones CL- que se encuentran en el líquido tubular para formar NH4CL, que luego se elimina por la orina. En condiciones normales, la cantidad de H+ que se elimina por este sistema se aproxima al 50% de ácido excretado y el HCO3- nuevo regenerado.
El pH sanguíneo depende de un componente respiratorio (pCO2) y de otro no respiratorio (dependiente de los riñones), pudiendo ser normal a pesar de la presencia de cambios significativos en la pCO2 y en la concentración de HCO3−. En condiciones fisiológicas el pH sanguíneo es de 7,35-7,45, y la pCO2 de 35-45 mm Hg (4,65-6,0 kPa).
Así pues, la acidosis o la alcalosis son estados en los que existe un acúmulo de ácidos o de bases. Se habla de acidemia o de alcalemia cuando el pH sanguíneo está disminuido o aumentado respectivamente. En estas situaciones, los mecanismos de compensación no son suficientes para mantener el pH en los límites normales.
TIPOS DE DESEQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE
Mantener la concentración de H+ del líquido extracelular en límites normales es la finalidad de los mecanismos compensadores. El pH compatible con la vida normalmente varía entre 6.80 y 7.80. Los cambios agudos en el pH sanguíneo conllevan efectos regulatorios en la estructura y función de las proteínas y enzimas; esto condiciona cambios en las funciones celulares (glucólisis, gluconeogénesis, mitosis, síntesis de ADN, etc.). Es fundamental comprender la concurrencia de los elementos que rigen la estabilidad del pH en limites fisiológicos como: HCO3- , H+, fosfatos, albúmina, hemoglobina, NH4+, Na+, K+, Cl, lactato, CO2. Los trastornos del equilibrio ácido-base tendrán una respuesta compensatoria (renal en trastorno respiratorio y respiratoria en trastorno metabólico).
El análisis y diagnóstico de los trastornos ácido-base debe basarse en el cuadro clínico del paciente y en la gasometría arterial, de la que obtendremos los valores del pH, pCO2 y HCO3-, estos son confiables siempre y cuando evitemos los errores técnicos, como: excesiva cantidad de heparina, existencia de burbujas de aire, variaciones extremas de la temperatura en la muestra y tiempo excesivo entre la extracción y el análisis. Las concentraciones plasmáticas de sodio, cloro y potasio son indispensables para el cálculo de la brecha aniónica y en ocasiones del hiato osmolar; valoraremos la utilidad del pH e hiato aniónico urinarios. El exceso de base podrá obtenerse a través de la gasometría o, en su defecto, puede calcularse por medio de la fórmula.
Existen dos alteraciones del equilibrio ácido-básico:
- Acidosis: La sangre contiene demasiado ácido (o muy poca base), lo que resulta en una disminución del pH sanguíneo.
- Alcalosis: La sangre posee demasiada base (o muy poco ácido), lo que resulta en un incremento del pH sanguíneo.
La acidosis y la alcalosis no son enfermedades, sino más bien el resultado de una amplia variedad de trastornos. La presencia de acidosis o de alcalosis es un indicio importante de que existe un trastorno grave.
La acidosis y la alcalosis se clasifican, según su causa principal, en:
-Metabólica
-Respiratoria
La acidosis metabólica y la alcalosis metabólica son el resultado de un desequilibrio en la producción y en la eliminación renal de los ácidos o de las bases.
La acidosis respiratoria y la alcalosis respiratoria se deben, fundamentalmente, a cambios en la exhalación del dióxido de carbono por trastornos pulmonares o respiratorios.
Las personas pueden sufrir más de un trastorno ácido-básico.