ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO ACIDO-BASE

1. Alteraciones del equilibrio Acido – Base
Alteraciones ácido-base
Acidemia se define como una disminución en el pH sanguíneo (o un incremento en la concentración de H+) y alcalemia como una elevación en el pH sanguíneo (o una reducción en la concentración de H+). Acidosis y alcalosis se refieren a todas las situaciones que tienden a disminuir o aumentar el pH, respectivamente. Estos cambios en el pH pueden ser inducidos en las concentraciones plasmáticas de la pCO2 o del bicarbonato. Las alteraciones primarias de la pCO2 se denominan acidosis respiratoria (pCO2 alta) y alcalosis respiratoria (pCO2 baja). Cuando lo primario son los cambios en la concentración de CO3H- se denominan acidosis metabólica (CO3H- bajo) y alcalosis metabólica (CO3H- alto). Con sus respectivas respuestas metabólicas y respiratorias que intentan mantener normal el pH. La compensación metabólica de los trastornos respiratorios tarda de 6 a 12 horas en empezar, y no es máxima hasta días o semanas después, y la compensación respiratoria de los trastornos metabólicos es más rápida, aunque no es máxima hasta 12-24 horas.
1.1 Amortiguadores y mecanismo de compensación pulmonar renal.
1- Sistemas amortiguadores.
Captan el ion H+ incorporándolo a su molécula y transformándose en ácidos débiles.
El sistema bicarbonato es el más importante de todos ellos.
La reacción que se produce es la siguiente:
H+ + CO3H- Û CO3H2
Obteniéndose ácido carbónico que es un ácido débil, es decir, se disocia un poco y por tanto libera escasos H+.
Otros sistemas amortiguadores son:
- Hemoglobina.
- Proteínas.
- Fosfatos.
2. Mecanismos fisiológicos.
Se desarrollan a nivel del pulmón y riñón:
A. PULMON.
La hiperpnea produce un aumento en la excreción de CO2.
El CO3H2 se disocia:
CO3H2 Û CO2 + H2O
El CO2 va a ser eliminado por la respiración y cuanto mayor sea esta eliminación (hiperpnea), tanto más favorecerá el desplazamiento de la ecuación hacia la derecha, desapareciendo el CO3H2 de la sangre.
La presión de CO2 (pCO2) se le denomina por tanto, componente respiratorio del equilibrio ácido-base.
B. RIÑON.
Mientras que el pulmón regula la presión de CO2, el riñón regula la concentración de bicarbonato en plasma.
El bicarbonato es el componente metabólico del equilibrio ácido-base.
La perdida de bicarbonatos producida por la neutralización de los [H+] es respuesta por el epitelio tubular renal que es capaz de sintetizar nuevo bicarbonato a partir de la hidratación del CO2.
Esta relación es favorecida por la existencia en dichas células de la enzima denominada anhidrasa carbónica. El CO3H2 formado en el interior de la célula se disocia en bicarbonato que pasará a la sangre y en [H+] que se excretará por orina. A este fenómeno es debido el que la orina, en condiciones normales, tenga un pH más ácido que el plasma.
Aparte del mecanismo de la anhidrasa carbónica, el riñón posee otros complejos mecanismos que tienen la misma finalidad: ahorrar bicarbonatos y eliminar hidrogeniones (H+) mediante la acidificación de la orina.
[H+] + [CO3H-] Û CO2 + H2O
Recuperación por el riñón Þ eliminación por pulmón
Las sustancias amortiguadoras actúan de forma inmediata evitando el descenso brusco del pH; sin embargo, el pulmón puede tardar minutos e incluso horas en comenzar a hiperventilar y el mecanismo renal de ahorro de bicarbonatos puede emplear horas e incluso varios días en iniciar su acción.

1.2 Acidosis respiratoria y metabólica

Acidosis respiratoria

Se produce en cualquiera enfermedad que disminuya la ventilación ­alveolar, con lo cual se retiene CO2 (PaCO2 >45 mm Hg), lo que ­aumenta la concentración de H2CO3 y, por lo tanto, la de hidrogeniones. Las enfermedades que producen hipoventilación ­alveolar se analizarán en detalle en el capítulo correspondiente, ­siendo aquellas que pueden afectar el control de la ventilación, ­las vías nerviosas, los músculos respiratorios, la caja torácica, ­las vías aéreas o el pulmón. La compensación renal, con aumento­ del bicarbonato plasmático, es generalmente parcial y ocurre en ­los casos de evolución mayor a dos o tres días. Esto se puede­ apreciar mejor en los siguientes ejemplos:

Acidosis respiratoria no compensada
PH =↓ 7,22
PaCO2 = ↑ 70 mm Hg
HCO3 = ↑ 27,4 mEq/l
Acidosis respiratoria compensada
PH = 7,36
PaCO2 = ↑ 70 mm Hg
HCO3 = ↑ 35 mEq/l
En este último caso el aumento de CO2 es igual al anterior, pero como hay compensación renal, con aumento del bicarbonato, el pH­ es mayor.
Acidosis metabólica.
Se puede deber a cuatro mecanismos diferentes:
a) Aumento de la producción de ácidos, como ocurre por ejemplo ­en enfermos con mayor metabolismo anaeróbico (acidosis láctica) ¬ en casos de shock, o mayor producción de ketoácidos en el ayuno o­ en la diabetes mellitus descompensada (ketoacidosis).
b) Disminución de la eliminación normal de ácidos, en casos de ­insuficiencia renal.

c) Pérdidas patológicas de bicarbonato, en enfermos con diarrea­ o trastornos renales.

d) Intoxicación con sustancias que generen ácidos, como ácido­ acetilsalicílico o metanol.

La compensación, generalmente parcial, es respiratoria­ inicialmente (descenso de PaCO2 por hiperventilación) y renal­ después, en los casos en que este órgano no está comprometido.
Acidosis metabólica no compensada
PH = ↓ 7,23
PaCO2 = 35mm Hg
HCO3 = ↓ 19,2mEq/l
Acidosis metabólica compensada
PH = 7,32
PaCO2 = ↓27mm Hg
HCO3 = ↓13mEq/l

Alcalosis respiratoria y metabólica
Alcalosis respiratoria
Es el trastorno opuesto al anterior, ya que se debe a ­hiperventilación alveolar que determina una caída de la cantidad ­de CO2 (PaCO2 < 35 mm Hg) y por lo tanto, una disminución de la concentración de hidrogeniones. Se produce por una mayor ­estimulación de los centros respiratorios por fiebre, condiciones­ que cursan con hipoxemia como altura o enfermedades pulmonares, ­ progesterona exógena o su aumento fisiológico en el embarazo, ­hipotensión arterial, dolor, ansiedad, etcétera. La compensación ­renal en los casos crónicos es muy eficiente, ya que la disminución del bicarbonato puede llevar el pH a valores normales.
Alcalosis respiratoria no compensada
PH = ↑ 7,53
PaCO2 = ↓ 23 mm Hg
HCO3 = ↓ 18,7 mEq/l
Alcalosis respiratoria compensada
PH = 7,38
PaCO2 = ↓ 23 mm Hg
HCO3 = ↓ 14,2 mEq/l
En este último ejemplo la caída de PaCO2 es igual a la de la ­alcalosis no compensada, pero como en este caso existe ­compensación renal, con caída del bicarbonato, el pH es normal.
Alcalosis metabólica
Se puede deber, entre otros mecanismos, a:
a) Pérdidas patológicas de ácido, como se observa en algunos­ casos de vómitos profusos.
b) Uso exagerado de diuréticos, que determina un exceso de­ retención de bicarbonato y aumento de las pérdidas de potasio. La­ hipokalemia, que también puede deberse a otros mecanismos, ­promueve una mayor pérdida de hidrogeniones por el riñón.
c) Aumento de mineral corticoide (aldosterona, ¬ desoxicorticosterona) que incrementan la excreción de ­hidrogeniones.
d) Ingesta exagerada de álcali.
Generalmente, los enfermos con alcalosis metabólica presentan ­varios de los mecanismos mencionados en forma simultánea. La ­compensación respiratoria, con retención de CO2, es generalmente ­muy insuficiente, debido a que ésta tiende a causar hipoxemia, lo ­que limita este mecanismo.
Ejemplo:
pH = ↑ 7,50
PaCO2 = ↑50mmHg
HCO3 = ↑ 57,5 mEq/l


pH PCO2 Bicarbonato (HCO3)
Normal 7.36-7.43 arterial 40 mmHg
venoso 44 mmHg arterial 24 mmHg
venoso 25.5 mmHg
Acidosis Respiratoria pH descendido Ý é
Acidosis Metabólica pH descendido ê ß
Alcalosis Respiratoria pH elevado ß ê
Alcalosis Metabólica pH elevado é Ý

(Ý Alteración inicial - écompensación)
Equilibrio Acido-Base


Es el mantenimiento de un nivel normal de la concentración de iones hidrogeno (H+) en los fluidos del organismo. El (H+) es un protón Y la concentración de iones (H+) de una solución determina su grado de acidez. Los ácidos son sustancias químicas que liberan protones o dadoras de protones. Bases son las que captan protones o sea aceptadoras de protones.

Amortiguadores

-AMORTIGUADORES FISIOLOGICOS
También denominados sistemas tampón o “buffer”. Representan la primera línea de defensa ante los cambios desfavorables de pH gracias a la capacidad que tienen para captar o liberar protones de modo inmediato en respuesta a las variaciones de pH que se produzcan. Un sistema tampón es una solución de un ácido débil y su base conjugada:
AH (ácido) H+ + A- (base) La constante de disociación del ácido (K) viene expresada como:
[H+][A-]
K= -----------------
[AH]

El valor de pH en el cual el ácido se encuentra disociado en un 50% se conoce como pK
(pK- log [K]). El pK representa el valor de pH en el que un sistema tampón puede alcanza su máxima capacidad amortiguadora. Por tanto, cada sistema buffer tendrá un valor de pK característico. Puesto que lo que se pretende es mantener un pH alrededor de 7, serán buenos amortiguadores aquellos sistemas cuyo pK esté próximo a dicho valor. En este sentido, existen dos sistemas fundamentales que cumplen esta condición: los grupos imidazol de los residuos histidina de las proteínas, y el fosfato inorgánico. Sin embargo, como veremos a continuación el sistema más importante implicado en la homeostasis del pH es el amortiguador ácido carbónico/bicarbonato a pesar de tener un pK de 6.1.
- Amortiguador proteína.
Las proteínas intracelulares con sus grupos ionizables con diferentes valores de pK
Contribuyen de forma importante en el mantenimiento del pH, mediante el intercambio de H+ con iones unidos a proteínas (Na+ y K+) que se desplazan al medio extracelular para mantener la neutralidad eléctrica:
PrH------+ Pr-- + H+

Especial mención merece el sistema amortiguador hemoglobina, proteína más abundante de la sangre:
HbH-----+ Hb- + H+

Las propiedades amortiguadoras de la hemoglobina desempeñan un papel fundamental en el transporte sanguíneo del CO2 tisular hasta su eliminación pulmonar. En el interior del hematíe, por acción de la A.C., el CO2 se va a convertir en ácido carbónico que se disocia dando un H+ que rápidamente será tamponado por la hemoglobina, y bicarbonato que saldrá fuera del hematíe en intercambio con iones cloro.
-Amortiguador fosfato
Ejerce su acción fundamentalmente a nivel intracelular, ya que es aquí donde existe una
mayor concentración de fosfatos y el pH es más próximo a su pK (6.8). Interviene, junto a las proteínas celulares de manera importante en la amortiguación de los ácidos fijos:
PO4H2------------ PO4H- + H+

Amortiguación ósea
El hueso interviene en la amortiguación de la carga ácida captando los H+ en exceso, o
liberando carbonato a la sangre por disolución del hueso mineral. El papel más importante del hueso en la amortiguación ocurre en situaciones de acidosis crónica tales como en caso de insuficiencia renal crónica en la que la parathormona juega un papel fundamental. Este sistema de amortiguación también va a intervenir en presencia de una carga básica a través del depósito de carbonato en el hueso.

Amortiguador carbónico/bicarbonato
El sistema carbónico/bicarbonato no es un amortiguador muy potente desde el punto de vista estrictamente químico, ya que el pK del ácido carbónico de 6.1 está alejado del pH 7.4 que se quiere amortiguar. A pesar de ello, se trata del sistema de mayor importancia en la homeostasis del pH porque:
-Se trata de un sistema que está presente en todos los medios tanto intracelulares como
extracelulares. En el medio extracelular la concentración de bicarbonato es elevada (24 mEq).
-Es un sistema abierto. La concentración de cada uno de los dos elementos que lo componen son regulables; el CO2 por un sistema de intercambio de gases a nivel pulmonar, y el bicarbonato mediante un sistema de intercambio de solutos a nivel renal. Esto hace que la suma de las concentraciones del ácido y de la base no sea constante, lo cual aumenta muchísimo su capacidad amortiguadora.

Tipos de Compensaciones

COMPENSACIÓN RESPIRATORIA
La respiración regula indirectamente la concentración de ácido del organismo manteniendo la presión parcial de dióxido de carbono (PCO2) en sangre arterial. Como ya vimos, la concentración de ácido carbónico es proporcional a la PCO2 sanguínea, que a su vez va a depender de la presión parcial de dicho gas a nivel del alveolo pulmonar. Al ser la PCO2 de la sangre mayor que la alveolar, en condiciones normales se va a producir una difusión neta de CO2 hacia el interior del alveolo desde donde será eliminado. La respuesta ventilatoria ante los cambios de pH es una respuesta rápida y está mediada por los quimiorreceptores de los corpúsculos carotideos y aórticos y del centro respiratorio bulbar. Dichos receptores son sensibles a los cambios de la concentración de H+ del líquido
Extracelular, de manera que ante un descenso de pH, el aumento en la concentración de
Hidrogeniones estimula a los quimiorreceptores provocando una hiperventilación, aumentando
De este modo la eliminación de CO2, y disminuyendo por tanto la PCO2 arterial. Por el
Contrario, si el pH se eleva el descenso de la concentración de hidrogeniones inhibe los
Quimiorreceptores provocando un descenso rápido de la ventilación, una reducción de la
Eliminación de CO2, y por tanto una elevación de la PCO2 arterial.


COMPENSACIÓN RENAL

El riñón es el principal órgano implicado en la regulación del equilibrio ácido-base por dos motivos fundamentales:
-Es la principal vía de eliminación de la carga ácida metabólica normal y de los metabolitos ácidos patológicos.
-Es el órgano responsable de mantener la concentración plasmática de bicarbonato en un valor constante, gracias a su capacidad para reabsorber y generar bicarbonato de modo variable en función del pH de las células tubulares renales.
Por tanto, en una situación de acidosis se producirá un aumento en la excreción de ácidos y se reabsorberá más bicarbonato, mientras que en una situación de alcalosis ocurrirá lo contrario, es decir, se retendrá más ácido y se eliminará más bicarbonato. Por este motivo, el pH urinario va a experimentar cambios, pudiendo oscilar entre 4.5 y 8.2.

Acidosis Metabólica
La acidosis metabólica es un trastorno clínico caracterizado por un descenso en el pH arterial y en la concentración de HC03¬ acompañado por una hiperventilación compensadora que se traduce en caída de la pC02; esta acidosis metabólica se produce de dos maneras: por la adición de ácido o por la pérdida de HC03¬.
La respuesta del cuerpo a un aumento de la concentración de H+ arterial involucra cuatro procesos: amortiguación extracelular, amortiguación intracelular, amortiguación respiratoria y la excreción renal de la carga de H+. Cada uno de estos mecanismos se analizará por separado.
Mecanismos de amortiguación respiratoria
La acidosis estimula los quimiorreceptores que controlan la respiración e incrementan la ventilación alveolar; como resultado, la PC02 descenderá en los pacientes con acidosis y el pH tenderá a la normalidad. La respiración típica del paciente acidótico se conoce como respiración de Kussmaul. La hipocapnia que resulta de la hiperventilación inducida por la acidemia es un mecanismo crítico para amortiguar el efecto de la carga ácida sobre la concentración de HCO3.
• Mecanismos de amortiguación renal.
Excreción de H+
El riñón desempeña un papel crítico en el equilibrio ácido-básico a través de la regulación del HC03¬ plasmático. Esto se lleva a cabo de dos maneras: por la reabsorción del HC03¬ filtrado que evita la pérdida urinaria y por la excreción de 50 a 100 mEq de H+ en las 24 horas. En los humanos el pH mínimo que puede alcanzar la orina es de 4.5 a 5.0 unidades, lo que equivale a una excreción de H+ de 0.04 mEq/l; por lo tanto, para eliminar los 50 a 100 mEq de H+ que produce el cuerpo por día es necesario que el H+ se elimine combinado con los amortiguadores urinarios, lo que se define como acidez titulable (la unión del H+, con fosfatos y sulfatos) y en combinación con el amoniaco (NH3) para formar amonio (NH4+) y de este modo minimizar los cambios en el pH urinario. Es importante señalar que la reabsorción de HCO3 y la formación de acidez titulable y NH4+ todo ocurre por la existencia del mecanismo de secreción activa de H+ de la célula a la luz tubular.
Alcalosis Metabólica
La elevación del HCO3 plasmático asociada con alcalosis metabólica puede ser secundaria a: retención de HCO3 o pérdida gastrointestinal o renal de H+. Estos iones de H+ provienen de la disociación de H2CO3 en H+ y HCO3. Así, por cada mol de H+ perdido habrá una generación equimolar de HCO3 en el plasma. El H+ también puede eliminarse del líquido extracelular por la entrada de H+ a las células en presencia de hiporalemia. A medida que el K+ sérico desciende, el K+ intracelular se mueve hacia el líquido extracelular; para mantener la electro neutralidad, H+ y Na+ difunden hacia las células. El efecto neto de este movimiento es la aparición de alcalosis extracelular y acidosis paradójica intracelular. La repleción de K+ revierte la difusión de H+ y corrige la alcalosis.
Otra manera de inducir alcalosis es con depleción del volumen extracelular, habitualmente secundaria al empleo de diuréticos. La pérdida de sodio contrae el espacio extracelular, lo que a su vez aumenta la reabsorción tubular de HCO3 y su concentración plasmática.
En presencia de hipovolemia, la reabsorción proximal fraccional de sodio se incrementa en un intento de restaurar la normo volemia. Para mantener la electro neutralidad, la reabsorción de Na+ debe acompañarse de reabsorción de Cl (el anión reabsorbible cuantitativamente más importante), secreción de H+ y K+. De los 140 mEq de Na+ en cada litro de filtrado glomerular 110 se reabsorben con Cl y los 30 mEq restantes se intercambian por H+ y K+. Durante la alcalosis metabólica, el aumento en la concentración de HCO3 se acompaña de un decremento en la concentración de Cl plasmático, habitualmente secundario a pérdidas inducidas por diuréticos o vómito de contenido gástrico; en estas condiciones, hay menos Cl disponible para reabsorberse con sodio. Como resultado, para conservar el Na+ se requiere de mayor secreción de H+ y mayor reabsorción de HCO3 ; el efecto neto es que el organismo, en su afán por mantener el volumen circulante, lo hace a expensas del pH extracelular, que se desvía hacia el lado alcalino. La alcalosis metabólica siempre cursa con hipoventilación, que eleva los niveles de pCO2 nunca por arriba de 50 a 55 mmHg en un intento de corregir el pH y evitar la hipoxemia.
Causas

Asociada a depleción de volumen (Cl)
Vómito y succión gástrica
Uso de diuréticos de asa y tiazidas
Alcalosis posthipercápnica
Asociada a hipercorticismo
Síndrome de Cushing
Aldosteronismo primario
Síndrome de Bartter
Depleción grave de potasio
Ingestión excesiva de alcalinos
Aguda
Síndrome de leche y alcalinos

Acidosis Respiratoria
La acidosis respiratoria es un trastorno clínico caracterizado por pH arterial bajo, elevación de la pCO2 (hipercapnia) y aumento variable en la concentración plasmática de HC03. La hipercapnia, también es una compensación respiratoria a la alcalosis metabólica; sin embargo, en esta situación el incremento en pCO2 es fisiológica y permite al organismo llevar el pH arterial a lo normal.
El metabolismo corporal normal produce alrededor de 15,000 mol de CO2 por día; aún cuando el CO2 no es en si un ácido, al combinarse con el H20 presente en la sangre, resulta en la formación de H2CO3 que aumenta al disociarse en H+ y HCO3 la concentración de iones de H+. Estos cambios, estimulan los quimiorreceptores que controlan la ventilación pulmonar, especialmente aquellos localizados en el centro respiratorio del bulbo raquídeo; estímulo que aumenta la ventilación alveolar y consecuentemente la excreción de CO2. Este mecanismo es muy efectivo, ya que mantiene la pCO2 dentro de limites muy estrechos (de 37 a 43 mmHg). Cualquier proceso que interfiera con la secuencia normal descrita, desde el centro respiratorio bulbar, la pared torácica, los músculos respiratorios y el intercambio gaseoso del capilar alveolar, pueden resultar en la retención de CO2 y en acidosis respiratoria.
ALCALOSIS RESPIRATORIA
La alcalosis respiratoria es un trastorno clínico caracterizado por pH arterial elevado, pC02 baja (hipocapnia) y reducción variable en el HCO3 plasmático.
Etiología
Inhibición del centro respiratorio bulbar.
Drogas: opiáceos, anestésicos, sedantes, oxígeno en hipercapnia crónica.
Lesiones de SNC (raras) y paro cardíaco.
Trastornos de músculos respiratorios y pared torácica. Debilidad muscular: miastenia graves, parálisis periódica familiar, poliomielitis, esclerosis lateral amiotrófica, amino glucósidos. Xifoescoliosis.Obesidad extrema (síndrome de Pickwick).
Trastornos de intercambio gaseoso en pared alveolar.
Enfermedad pulmonar intrínseca difusa: bronquitis, asma grave, enfisema, edema agudo pulmonar, asfixia.