REGULACIÓN RENAL DEL BALANCE ÁCIDO-BASE. BALANCE ÁCIDO-BASE.

BALANCE DE LA PRODUCCIÓN Y EXCRECIÓN DE ÁCIDO EN EL

ORGANISMO: ÁCIDOS VOLÁTILES Y FIJOS. TAMPONAMIENTO DE LOS

DISTINTOS COMPARTIMIENTOS HÍDRICOS. REABSORCIÓN TUBULAR

DE BICARBONATO, INTERCAMBIADOR Na/H, H ATPasa Y ANHIDRASA

CARBÓNICA.

El equilibrio ácido-base requiere la integración de tres sistemas orgánicos, el hígado, los pulmones y el riñón. En resumen, el hígado metaboliza las proteínas produciendo iones hidrógeno ( H+ ), el pulmón elimina el dióxido de carbono ( CO2 ), y el riñón genera nuevo bicarbonato ( H2CO3 ).

El riñón contribuye al balance ácido-base regulando la excreción de H+ en tanto que la concentración de CO3H- (ácido carbónico) permanezca dentro de límites apropiados.

ÁCIDO VOLÁTIL

• El dióxido de carbono CO2 es considerado ácido volátil, es producido por la disociación del ácido carbónico en agua y bicarbonato. Es excretado por los pulmones.

ÁCIDOS FIJOS• Se denominan Ácidos Fijos, a aquellos que no se

eliminan por la respiración. Proceden básicamente del metabolismo de los aminoácidos que contienen sulfuro (metionina, cysteina) y aminoácidos catiónicos (lisina y arginina). Aunque los hidratos de carbono y las grasas son normalmente metabolizadas a productos finales neutros, en circunstancias anormales (como puede ser la hipoxia, donde la glucosa se metaboliza a H+ y lactato o en el déficit de insulina donde los triglicéridos se metabolizan a H+ y beta - hidroxibutirato) pueden servir como carga de ácidos

• El organismo mantiene una concentración plasmática de un pH de 7.4 a pesar de que la producción diaria de ácido es de 50 000 000 a 70 000 000 nmoles. Esta homeostasis implica tres procesos sucesivos en el tiempo:

• Tamponamiento intra y extracelular.• Compensación respiratoria.• Excreción renal del ácido.

TAPONAMIENTO FÍSICO-QUÍMICO DEL LIQUIDO EXTRACELULAR Y DEL LÍQUIDO INTRACELULAR

• Es el mecanismo inicial, es rápido, se produce a nivel intracelular y extracelular. Si no existiera este mecanismo los ácidos fijos producidos diariamente harían bajar el pH a valores cercanos a 3.0 un valor incompatible con la vida.

• Los Buffers del compartimiento intracelular son cuantitativamente más importantes, que los del extracelular, pero no son bien conocidos. Además del sistema de la hemoglobina, los más importantes son el del fosfato disódico/fosfato monosódico y el de las proteínas intracelulares (imidazol). Los Hidrogeniones penetran en las células intercambiándose por Sodio, potasio o acompañándose de cloro. Este proceso tarda alrededor de 2 a 4 horas.

• En el líquido extracelular (LEC) los tampones que existen son:

• -Sistema bicarbonato/CO2, en el plasma y líquido intersticial.

• -Proteínas plasmáticas.• -Fosfato disódico/fosfato monosódico, en

plasma y líquido intersticial.

• El principal tampón extracelular es el sistema bicarbonato/CO2. En condiciones normales, el sistema bicarbonato/CO2 representa el 75% de la capacidad buffer total de la sangre, siendo un buffer excelente, a pesar de estar en relación 20/1, ya que su componente ácido (CO2) es gaseoso y muy difusible, lo que permite una modificación rápida de sus niveles mediante la respiración.

COMPENSACIÓN RESPIRATORIA.

• Actúa amortiguando la acidez o alcalinidad a base de eliminar o retener CO2, lo que disminuye o aumenta el ácido carbónico, y en consecuencia la [H+]. En condiciones normales todos los ácidos volátiles producidos han de ser eliminados por el pulmón en su práctica totalidad.

• El CO2 es un gas soluble en los líquidos corporales y muy difusible, unas 20 veces más que el O2, y tiende a moverse muy rápidamente de donde hay más a donde hay menos: tendencia “de escape” del CO2.

• El CO2 tisular, procedente del metabolismo, se mueve hacia el plasma, donde tiene las siguientes posibilidades: a) disolverse físicamente, de acuerdo con la pCO2 b) hidratarse a bicarbonato, en una mínima cantidad, porque en el plasma hay poca anhidrasa carbónica

• c) en su mayor parte, pasar al hematie, una vez dentro del mismo, una parte se disuelve, otra se hidrata a bicarbonato, ya que en el hematie hay abundante anhidrasa carbónica, y otra parte se une a la Hb formando compuestos carbamino. El CO3H2 formado se disocia en CO3H- y H+; la unión del CO2 a la Hb libera también un H+. Estos H+ han de ser neutralizados para evitar el descenso de pH.

ÁCIDO CARBÓNICO - BICARBONATO

• El sistema amortiguador carbónico/bicarbonato es especialmente efectivo. El H2CO3 del plasma sanguíneo está en equilibrio con el CO2 gaseoso presente en el espacio aéreo de los pulmones, lo que supone una reserva prácticamente ilimitada de CO2 que puede participar en el equilibrio. En este sistema tampón tienen lugar 3 equilibrios reversibles entre el CO2 gaseoso de los pulmones y el bicarbonato disuelto en la sangre

• La forma ácido es la suma de la [CO2] y de la [H2CO3], y la forma sal es la [HCO3

-]. El H2CO3 es un ácido moderadamente fuerte, con un pK aproximado de 3,1. Sin embargo, como sólo una milésima parte del CO2 disuelto en agua se transforma en ácido carbónico, y como la [CO2] se incluye en la ecuación de disociación, resulta un pK de 6,1 (una constante de equilibrio mil veces menor). Por lo tanto, el pK, tomando en consideración la totalidad del ácido, es de 6,1

ÁCIDO CARBÓNICO - BICARBONATO

• La ecuación que se aplica a este sistema amortiguador es:

• de donde resulta que al pH fisiológico de 7,4:

EXCRECIÓN RENAL DEL ÁCIDO• Para asegurar que el nivel de ácido

carbónico permanezca en los límites adecuados, los riñones lo harán por dos pasos:

• La reabsorción tubular del bicarbonato filtrado en el glomérulo.

• La regeneración del bicarbonato gastado en la neutralización del ácido fijo, mediante la eliminación de H+

LA REABSORCIÓN TUBULAR DEL BICARBONATO FILTRADO EN EL GLOMÉRULO.

• Todo el bicarbonato plasmático (4.500 - 5.000 mEq/día) se filtra en el glomérulo. La reabsorción tubular de bicarbonato aproximadamente el 90% se realiza en el túbulo proximal, en los primeros milimetros de este segmento. Parece estar mediada por el incremento en el número de cotransportadores Na+/ H+, el restante 10% restante se reabsorbe en segmentos más distales, en los túbulos colectores medulares más externos.

REABSORCIÓN 85% T PROXIMAL - 10% T DISTAL - 4,9% T COLECTOR

• La reabsorción de bicarbonato es proporcional a la cantidad filtrada en un intervalo relativamente amplio.

LA REABSORCIÓN DE BICARBONATO POR EL TÚBULO DEPENDE DE VARIOS FACTORES:  

• La reabsorción de HCO3- disminuye cuando se expande el volumen del líquido extracelular.

• La cantidad de bicarbonato presente en el túbulo que es prácticamente lineal hasta un nivel de 24-25 mEq/l, si es inferior a este nivel el bicarbonato plasmático todo se reabsorbe en el túbulo.

• Nivel de pCO2, si aumenta en el plasma, y en consecuencia en la célula tubular, aumenta la concentración de H+ aumentando su eliminación en consecuencia se reabsorbe más bicarbonato; y si disminuye, se reabsorbe menos.

• Grado de repleción del volumen extracelular, su expansión disminuye la reabsorción proximal de bicarbonato y su contracción aumenta la reabsorción de bicarbonato.

• Nivel de mineralcorticoides ( y en menor medida de glucocorticoides); si está aumentado, aumenta la reabsorción de bicarbonato; y si está disminuido, disminuye.

• Nivel de K+ plasmático, si está bajo, aumenta ligeramente la reabsorción de bicarbonato.

LA REGENERACIÓN DEL BICARBONATO GASTADO EN LA NEUTRALIZACIÓN DEL ÁCIDO FIJO, MEDIANTE LA ELIMINACIÓN DE H+• Se alcanza mediante la secreción de H+, con dos

mecanismos diferentes, en el túbulo proximal cotransporte Na-H+, y en los tubulos colectores por un mecanismo de transporte activo primario, con un transportador especifico denominado adenosintrifosfatasa transportadora de iones hidrógeno (H+-ATPasa), manteniendo la electroneutralidad por la secreción concurrente de Cl- .

• Este último mecanismo puede aumentar la concentración de hidrógeno en la luz tubular hasta 900 veces, que puede disminuir el pH del líquido tubular hasta 4.5, que es límite inferior de pH que se mide en la orina, en contraste con el incremento de tres a cuatro veces que puede ser obtenido en los túbulos proximales.

• En condiciones normales, la velocidad de secreción de hidrogeniones es del orden de 3.5 mmol/min y la velocidad de filtración de bicarbonato es de 3.46 mmol/min, es decir la cantidad de ambos iones es practicamente la misma, neutralizandose en la luz tubular. Por tanto la excreción directa de H+ libres, es mínima de 0.1 mEq/día como máximo.