La información abordada en este capítulo corresponden a sangre arterial obtenida anaeróbicamente y procesada en breve plazo. Las muestras de sangre venosa no son útiles porque su composición varía según la actividad metabólica del territorio de donde proviene la muestra.
La concentración de hidrogeniones (H+) en los líquidos del organismo es una de las variables biológicas más estrechamente controladas. Esto se debe a que la producción de estos iones por el metabolismo es cuantiosa, a la par que cambios relativamente pequeños en su concentración pueden producir trastornos graves en múltiples órganos y enzimas : un aumento en la concentración de H+ que se traduzca por una caída del pH por bajo de 7,20 produce depresión del SNC, disminución de la contractilidad cardíaca, disminución de la respuesta inotrópica miocárdica a catecolaminas, hiperkalemia, arritmias, etc. y si cae a 6,9 es incompatible con la vida. Un pH sobre 7,55 causa serios trastornos y sobre 7,8 lleva a la muerte.
El equilibrio ácido-básico es un proceso complejo en el cual participan múltiples órganos para mantener relativamente constantes una serie de balances interrelacionados, tales como: pH, equilibrio eléctrico, equilibrio osmótico y volemia. Si se producen cambios en alguno de estos elementos, la respuesta del organismo será tratar de volverlos a sus límites normales, afectando en un mínimo a otros equilibrios.
Dado que el equilibrio ácido-básico es un tema de fisiología general, en este capítulo solamente revisaremos algunos aspectos generales, para comprender el rol del sistema respiratorio en este equilibrio.
CONCEPTO DE ÁCIDO
ROL DEL APARATO RESPIRATORIO
Supongamos que tenemos una solución acuosa de HCl. Además del agua, existirán en ella tres tipos de partículas: iones hidrógeno o protones, iones cloruro y moléculas de HCl, que se encuentran en equilibrio según la siguiente ecuación:
Analizando esta ecuación de izquierda a derecha, se puede constatar la característica definitoria de ácido, cual es la de entregar hidrogeniones a la solución en que se encuentra.
CONCENTRACIÓN DE HIDROGENIONES
La concentración de H+ libres en la sangre se puede expresar en diferentes formas y varía habitualmente entre 44 y 36 millones de hidrogeniones por litro. La forma más usada de expresar estas cantidades es el pH que es el logaritmo negativo de la concentración de H+ lo que significa que el valor normal, expresado en unidades de pH oscila entre 7,36 y 7,44., como veremos más adelante.
MANTENCIÓN DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE
En condiciones normales, la producción y eliminación de hidrogeniones están muy equilibradas, de manera que el pH se mantiene casi constante. Aunque la producción de H+ aumente marcadamente, como sucede en el ejercicio, el organismo logra mantener una concentración de hidrogeniones relativamente estable gracias a la existencia de mecanismos tampones y a la acción reguladora del aparato respiratorio y del riñón.
SOLUCIONES TAMPÓN
Son soluciones que contienen una mezcla de sustancias químicas que limitan las variaciones del pH , producidas al agregarse un ácido o una base. Generalmente están formadas por la combinación de un ácido débil y una sal del mismo.
Uno de los tampones más importantes del organismo es la mezcla de ácido carbónico y bicarbonato de sodio. Supongamos que agregamos un ácido fuerte, por ejemplo HCl, a esta solución tampón:
Como veremos en el capítulo siguiente, el aparato respiratorio dispone de sensores exquisitamente sensibles a las variaciones de pH. Su estimulación por un aumento de la concentración de hidrogeniones, como ocurre por la producción de ácido láctico en el ejercicio, determina un incremento de la ventilación que elimina una mayor cantidad de CO2, lo que tiende a mantener constante el pH. A la inversa, una caída de la concentración de hidrogeniones deja de estimular la ventilación. Lo valioso de este mecanismo en su rapidez , pero es limitado porque la ventilación tiene también otras exigencias que cumplir.
ROL DEL RIÑÓN
El riñón participa en la regulación del equilibrio ácido básico por dos mecanismos principales. Por una parte, es capaz de regular la cantidad de bicarbonato urinario, ya que puede excretar los excesos de este ion o reabsorber el bicarbonato filtrado. Por otra parte, el riñón es capaz de excretar hidrogeniones en la forma de H3PO4 o de NH4+. Durante este proceso se genera nuevo bicarbonato, lo que hace posible el reemplazo de aquel que se consumió al tamponar los ácidos fijos. La acidemia tiende a aumentar la excreción urinaria de hidrogeniones y la retención de bicarbonato, mientras que la alcalemia tiene los efectos contrarios. Estas funciones compensatorias son lentas, ya que demoran entre 12 y 72 horas en alcanzar su máxima eficiencia. Por lo tanto, el riñón participa en la mantención del equilibrio ácido-básico a largo plazo.
EVALUACIÓN DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BÁSICO
La evaluación del equilibrio ácido bases, tanto en fisiología como en clínica, se basa en la reacción de Henderson-Hasselbach
pH es el cologaritmo negativo de la concentración de hidrogeniones y pK es el logaritmo negativo de la constante de disociación del ácido carbónico. La relación entre bicarbonato y ácido carbónico refleja , como vimos antes, el comportamiento del sistema tampón del organismo. Dado que la concentración de H2CO3 es difícil de medir y es igual a la PaCO2 multiplicada por 0,03, que es el coeficiente de solubilidad de CO2, la formula se puede rescribir::
La concentración de hidrogeniones (H+) en los líquidos del organismo es una de las variables biológicas más estrechamente controladas. Esto se debe a que la producción de estos iones por el metabolismo es cuantiosa, a la par que cambios relativamente pequeños en su concentración pueden producir trastornos graves en múltiples órganos y enzimas : un aumento en la concentración de H+ que se traduzca por una caída del pH por bajo de 7,20 produce depresión del SNC, disminución de la contractilidad cardíaca, disminución de la respuesta inotrópica miocárdica a catecolaminas, hiperkalemia, arritmias, etc. y si cae a 6,9 es incompatible con la vida. Un pH sobre 7,55 causa serios trastornos y sobre 7,8 lleva a la muerte.
El equilibrio ácido-básico es un proceso complejo en el cual participan múltiples órganos para mantener relativamente constantes una serie de balances interrelacionados, tales como: pH, equilibrio eléctrico, equilibrio osmótico y volemia. Si se producen cambios en alguno de estos elementos, la respuesta del organismo será tratar de volverlos a sus límites normales, afectando en un mínimo a otros equilibrios.
Dado que el equilibrio ácido-básico es un tema de fisiología general, en este capítulo solamente revisaremos algunos aspectos generales, para comprender el rol del sistema respiratorio en este equilibrio.
CONCEPTO DE ÁCIDO
ROL DEL APARATO RESPIRATORIO
Supongamos que tenemos una solución acuosa de HCl. Además del agua, existirán en ella tres tipos de partículas: iones hidrógeno o protones, iones cloruro y moléculas de HCl, que se encuentran en equilibrio según la siguiente ecuación:
Analizando esta ecuación de izquierda a derecha, se puede constatar la característica definitoria de ácido, cual es la de entregar hidrogeniones a la solución en que se encuentra.
CONCENTRACIÓN DE HIDROGENIONES
La concentración de H+ libres en la sangre se puede expresar en diferentes formas y varía habitualmente entre 44 y 36 millones de hidrogeniones por litro. La forma más usada de expresar estas cantidades es el pH que es el logaritmo negativo de la concentración de H+ lo que significa que el valor normal, expresado en unidades de pH oscila entre 7,36 y 7,44., como veremos más adelante.
MANTENCIÓN DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE
En condiciones normales, la producción y eliminación de hidrogeniones están muy equilibradas, de manera que el pH se mantiene casi constante. Aunque la producción de H+ aumente marcadamente, como sucede en el ejercicio, el organismo logra mantener una concentración de hidrogeniones relativamente estable gracias a la existencia de mecanismos tampones y a la acción reguladora del aparato respiratorio y del riñón.
SOLUCIONES TAMPÓN
Son soluciones que contienen una mezcla de sustancias químicas que limitan las variaciones del pH , producidas al agregarse un ácido o una base. Generalmente están formadas por la combinación de un ácido débil y una sal del mismo.
Uno de los tampones más importantes del organismo es la mezcla de ácido carbónico y bicarbonato de sodio. Supongamos que agregamos un ácido fuerte, por ejemplo HCl, a esta solución tampón:
Como veremos en el capítulo siguiente, el aparato respiratorio dispone de sensores exquisitamente sensibles a las variaciones de pH. Su estimulación por un aumento de la concentración de hidrogeniones, como ocurre por la producción de ácido láctico en el ejercicio, determina un incremento de la ventilación que elimina una mayor cantidad de CO2, lo que tiende a mantener constante el pH. A la inversa, una caída de la concentración de hidrogeniones deja de estimular la ventilación. Lo valioso de este mecanismo en su rapidez , pero es limitado porque la ventilación tiene también otras exigencias que cumplir.
ROL DEL RIÑÓN
El riñón participa en la regulación del equilibrio ácido básico por dos mecanismos principales. Por una parte, es capaz de regular la cantidad de bicarbonato urinario, ya que puede excretar los excesos de este ion o reabsorber el bicarbonato filtrado. Por otra parte, el riñón es capaz de excretar hidrogeniones en la forma de H3PO4 o de NH4+. Durante este proceso se genera nuevo bicarbonato, lo que hace posible el reemplazo de aquel que se consumió al tamponar los ácidos fijos. La acidemia tiende a aumentar la excreción urinaria de hidrogeniones y la retención de bicarbonato, mientras que la alcalemia tiene los efectos contrarios. Estas funciones compensatorias son lentas, ya que demoran entre 12 y 72 horas en alcanzar su máxima eficiencia. Por lo tanto, el riñón participa en la mantención del equilibrio ácido-básico a largo plazo.
EVALUACIÓN DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BÁSICO
La evaluación del equilibrio ácido bases, tanto en fisiología como en clínica, se basa en la reacción de Henderson-Hasselbach
pH es el cologaritmo negativo de la concentración de hidrogeniones y pK es el logaritmo negativo de la constante de disociación del ácido carbónico. La relación entre bicarbonato y ácido carbónico refleja , como vimos antes, el comportamiento del sistema tampón del organismo. Dado que la concentración de H2CO3 es difícil de medir y es igual a la PaCO2 multiplicada por 0,03, que es el coeficiente de solubilidad de CO2, la formula se puede rescribir::
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