Control renal del equilibrio acidobsicoConcepto de cidoLas molculas que contienen tomos de hidrogeno que pueden liberar iones hidrogeno en una solucin reciben el nombre de cido. Supongamos que tenemos una solucin acuosa de HCl. Adems del agua, existirn en ella tres tipos de partculas: iones hidrgeno o protones, iones cloruro y molculas de HCl, que se encuentran en equilibrio segn la siguiente ecuacin:HClH++Cl-

ACIDOHIDROGENIONBASE CONJUGADA

Analizando esta ecuacin de izquierda a derecha, se puede constatar la caracterstica definitoria de cido, cual es la de entregar hidrogeniones a la solucin en que se encuentra. En cambio, si se revierte ecuacin de derecha a izquierda, se puede apreciar si el cloro vuelve a unirse con los hidrogeniones se forma nuevamente cido clorhdrico. Por esta capacidad de captar hidrogeniones el cloro cae bajo la definicin de base, o sea, de una sustancia que capta hidrogeniones de la solucin para formar un cido. En esta ecuacin tambin se puede observar que un cido est compuesto por hidrogeniones y una base conjugada. Segn la afinidad por el hidrgeno de la base conjugada, habr ms o menos H+libres en la solucin: los cidos fuertes tienen bases con poca afinidad por los H+y, por lo tanto, en solucin los entregan fcilmente y el equilibrio de la ecuacin est desplazado hacia la derecha. Los cidos dbiles, en cambio, tienen bases muy afines por H+, motivo por el cual la mayor parte de los H+se mantienen unidos a ellas, liberando a la solucin pocos hidrogeniones para reaccionar. Por ejemplo, el Cl es un in con muy baja afinidad por el H+y, por lo tanto, en una solucin de cido clorhdrico la mayor parte del H+est libre y disponible para reaccionar (cido fuerte). En cambio, el in HCO3-es una base de alta afinidad por el H+, motivo por el cual en una solucin de cido carbnico de igual concentracin que la del ejemplo anterior slo una pequea cantidad del H+se encuentra libre (cido dbil). Debe tenerse presente que la cantidad total de hidrogeniones (libres + combinados) es igual en ambas soluciones. Esta cantidad total es la acidez titulable. La cifra que tiene importancia biolgica es la concentracin de hidrogeniones libres, susceptibles de reaccionar qumicamente con otras molculas.Concentracin de hidrogenionesLa concentracin de H+libres en la sangre se puede expresar en diferentes formas y vara habitualmente entre 44 y 36 millones de hidrogeniones por litro. La forma ms usada de expresar estas cantidades es el pH que es el logaritmo negativo de la concentracin de H+lo que significa que el valor normal, expresado en unidades de pH oscila entre 7,36 y 7,44., como veremos ms adelanteEn condiciones normales existe una continua produccin y eliminacin de cidos y bases, que est balanceada de tal manera que se mantiene un equilibrio y el pH en sangre permanece casi constante. El cido cuantitativamente ms importante en el organismo es el cido carbnico, formado por la hidratacin del CO2producido en el metabolismo de hidratos de carbono y grasas (13.000 mEq diarios). Como el CO2es eliminado por el pulmn, el cido carbnico se califica como "voltil". Tambin es importante el cido lctico generado en condiciones normales principalmente por los msculos y el hgado (1.000 mEq diarios), cantidad que puede ser mayor en condiciones de aumento del metabolismo anaerobio como ejercicio importante o shock. El metabolismo de protenas y aminocidos genera cidos fosfrico, clorhdrico y sulfrico, que no se pueden eliminar por la ventilacin pulmonar ("cidos fijos"), pero s por los riones. Mantencin del equilibrio acido-baseEn condiciones normales, la produccin y eliminacin de hidrogeniones estn muy equilibradas, de manera que el pH se mantiene casi constante. Aunque la produccin de H+aumente marcadamente, como sucede en el ejercicio, el organismo logra mantener una concentracin de hidrogeniones relativamente estable gracias a la existencia de mecanismos tampones y a la accin reguladora del aparato respiratorio y del rin.Soluciones tampnSon soluciones que contienen una mezcla de sustancias qumicas que limitan las variaciones del pH, producidas al agregarse un cido o una base. Generalmente estn formadas por la combinacin de un cido dbil y una sal del mismo.Uno de los tampones ms importantes del organismo es la mezcla de cido carbnico y bicarbonato de sodio. Supongamos que agregamos un cido fuerte, por ejemplo HCl, a esta solucin tampn:HCl + Na HCO3Na++ H++ Cl-+ HCO3-

NaCl + H2CO3

En esta ecuacin simplificada se puede observar que el cido clorhdrico, como cido fuerte, libera muchos aniones H, que debieran hacer caer el pH marcadamente, pero esto no sucede porque los hidrogeniones se combinan con el anin bicarbonato formando cido carbnico que es un cido dbil. . Este sistema tampn es ms eficaz en el organismo que in vitro, ya que el H2CO3formado se desdobla, en parte, en H2O y CO2, y este ltimo gas es eliminado rpidamente a travs de la ventilacin que aumenta en la medida que aumenta el CO2. Con ello la reaccin sigue funcionando hacia la derecha con mayor neutralizacin del HCl o de cualquier otro cido fijo.El tampn H2CO3/ Na HCO3-, no es el nico del organismo, pero como se equilibra casi instantneamente con los dems (protenas, fosfatos, hemoglobina, etc.) el estado cido-base global es reflejado por este tampn, cuya medicin es relativamente fcil.Rol del aparato respiratorioComo veremos en el captulo siguiente, el aparato respiratorio dispone de sensores exquisitamente sensibles a las variaciones de pH. Su estimulacin por un aumento de la concentracin de hidrogeniones, como ocurre por la produccin de cido lctico en el ejercicio, determina un incremento de la ventilacin que elimina una mayor cantidad de CO2, lo que tiende a mantener constante el pH. A la inversa, una cada de la concentracin de hidrogeniones deja de estimular la ventilacin. Lo valioso de este mecanismo en su rapidez, pero es limitado porque la ventilacin tiene tambin otras exigencias que cumplir.Rol del rinEl rin participa en la regulacin del equilibrio cido bsico 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 rin es capaz de excretar hidrogeniones en la forma de H3PO4o de NH4+. Durante este proceso se genera nuevo bicarbonato, lo que hace posible el reemplazo de aquel que se consumi al tamponar los cidos fijos. La acidemia tiende a aumentar la excrecin urinaria de hidrogeniones y la retencin 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 mxima eficiencia. Por lo tanto, el rin participa en la mantencin del equilibrio cido-bsico a largo plazo.Evaluacin del equilibrio acido-bsicoLa evaluacin del equilibrio cido bases, tanto en fisiologa como en clnica, se basa en la reaccin de Henderson-HasselbachpH es el cologaritmo negativo de la concentracin de hidrogeniones y pK es el cologaritmo negativo de la constante de disociacin del cido carbnico. La relacin entre bicarbonato y cido carbnico refleja, como vimos antes, el comportamiento del sistema tampn del organismo. Dado que la concentracin de H2CO3es difcil de medir y es igual a la PaCO2multiplicada por 0,03, que es el coeficiente de solubilidad de CO2, la formula se puede rescribir:Adems de su importancia fisiolgica, el tampn H2CO3- NaHCO3tiene la ventaja que se puede evaluar fcilmente midiendo el pH y la PaCO2, para lo cual existen electrodos eficientes. Introduciendo estos datos en la ecuacin de Henderson-Hasselbach. Es posible calcular la concentracin de HCO3-.

De esta ecuacin se desprende que la regulacin del pH se encuentra ntimamente ligada a la respiracin a travs de la PaCO2y al equilibrio hidroelctrico, regulado por el rin, a travs del anin HCO3. En condiciones normales los valores numricos de la ecuacin son los siguientes:24 mEq

PH = 6,1 + log----------------

1,2 mEq

= 6,1 + log 20

= 6,1 + 1,3

= 7,4 (pH normal)

Conociendo 2 de los 3 miembros variables de esta ecuacin es posible calcular el tercero matemtica o grficamente. Usualmente se mide el pH y la PaCO2y se calcula el HCO3, con lo que se tiene una imagen completa del estado de este sistema tampn y, como todos los tampones funcionan paralelamente, se puede evaluar el estado cido-bsico total del organismo.Dado que el pK, logaritmo negativo de la constante disociacin del cido carbnico, tiene siempre el mismo valor de 6,1, se deduce que el pH ser de 7,4 siempre que la relacin bicarbonato/cido carbnico sea de 20, de manera que su logaritmo sea 1,3. Cuando fisiolgica o patolgicamente se altera la proporcin por modificacin de uno de sus componentes, la compensacin consistir en la modificacin del otro componente, con lo que la relacin se mantiene lo ms cercana a 20 que es posible. Como ya hemos visto, cuando se altera primariamente el HCO3el aparato respiratorio cambia la PaCO2a travs de la modificacin de la ventilacin. Este mecanismo es de gran rapidez, pero tiene como limitaciones que no se puede aumentar la ventilacin indefinidamente para eliminar CO2, por el riesgo de fatiga muscular respiratoria, y que no se la puede reducir demasiado para retener CO2sin caer en hipoxemia por hipoventilacin e hipercapnia. Las alteraciones primarias de la PaCO2son compensadas por cambios en el bicarbonato mediados por la redistribucin de este in y por la regulacin de su eliminacin por el rin., proceso que demora horas a das.Control renal del equilibrio acidobsicoLos riones controlan el equilibrio acido bsico excretando orina cida o bsica. El mecanismo global por el que los riones excretan orina cida o bsica es el siguiente:Hacia los tbulos se filtran continuamente grandes cantidades de HCO3- y si pasan a la orina se extraen bases de la sangre. Las clulas epiteliales de los tbulos tambin secretan hacia las luces tubulares grandes cantidades de H+, lo que elimina cido de la sangre.Los riones tienen dos funciones principales en el mantenimiento del equilibrio cido-base normal: reabsorcin del HCO3 y excrecin del H+. La primera funcin de los riones consiste en reabsorber el HCO3 filtrado, de forma que ese importante tampn extracelular no se pierda con la orina. La segunda funcin de los riones es excretar el H+ fijo que se produce durante el catabolismo de las protenas y los fosfolpidos. Existen dos mecanismos para la excrecin del H+ fijo: (1) excrecin de H+ como cido titulable (es decir, neutralizado por el fosfato urinario) y (2) excrecin de H+ como NH4 +. La excrecin de H+ por cualquier mecanismo se acompaa de sntesis y reabsorcin de HCO3 nuevo. El objetivo de la sntesis y reabsorcin de HCO3 nuevo es rellenar las reservas de HCO3 empleadas en la neutralizacin del H+ fijo.Reabsorcin del HCO3 filtradoCasi el 99,9% del HCO3 filtrado se reabsorbe, con lo que se asegura que el principal tampn extracelular se conserva en vez de excretarse. La tasa de reabsorcin se puede calcular si se compara la carga filtrada de HCO3 con la tasa de excrecin de HCO3. Si la tasa de filtracin glomerular (TFG) es 180 l/da y la concentracin plasmtica de HCO3 es 24 mEq/l, la carga filtrada es 4.320 mEq/da (180 l/da 24 mEq/l). La tasa de excrecin medida de HCO3 es de slo 2 mEq/da. Por tanto, la tasa de reabsorcin de HCO3 es 4.318 mEq/da, que equivale al 99,9% de la carga filtrada. La mayor parte de la reabsorcin del HCO3 filtrado tiene lugar en el tbulo proximal y slo pequeas cantidades se reabsorben en el asa de Henle, el tbulo distal y el conducto colector.Mecanismo de reabsorcin de HCO3 en el tbulo proximalLa reabsorcin del HCO3 filtrado incluye la conversin de HCO3 en CO2 en el lumen, la difusin del CO2 en la clula, reconversin en HCO3 en la clula y reabsorcin del HCO3 hacia la sangre, y consta de los pasos siguientes:1. La membrana luminal contiene un intercambiador Na+-H+, que es uno de los diferentes mecanismos de transporte activo dependientes de Na+ en el segmento inicial del tbulo proximal. Conforme el Na+ se mueve desde el lumen hacia la clula a favor de su gradiente electroqumico, el H+ se mueve desde la clula hacia el lumen contra su gradiente electroqumico.2. El H+ segregado se combina en el lumen con HCO3 filtrado para formar H2CO3. El H2CO3 se descompone despus en CO2 y H2O, catalizado por una anhidrasa carbnica del borde en cepillo. Los inhibidores de la anhidrasa carbnica como la acetazolamida inhiben la reabsorcin del HCO3 filtrado al interferir con este paso. El CO2 y el H2O formados en esa reaccin cruzan con facilidad la membrana luminal y entran en la clula.3. En el interior de la clula tienen lugar las reacciones inversas. El CO2 y el H2O se recombinan para formar H2CO3, catalizados por la anhidrasa carbnica intracelular. El H2CO3 es convertido de nuevo en H+ y HCO3 . Los destinos del H+ y el HCO3 son diferentes. El H+ es segregado por el intercambiador Na+-H+ para ayudar a la reabsorcin del HCO3 filtrado. El HCO3 es transportado a travs de la membrana basolateral hacia la sangre (es decir, el HCO3 se reabsorbe) por dos mecanismos: cotransporte Na+-HCO3 e intercambio Cl-HCO3 . Las caractersticas especiales del mecanismo para reabsorcin del HCO3 filtrado incluyen las siguientes: El proceso conduce a reabsorcin neta de Na+ y HCO3 . As, una parte de la reabsorcin de Na+ en el tbulo proximal est directamente ligada a la reabsorcin del HCO3 filtrado. El resto de la reabsorcin de Na+ est ligada a la reabsorcin de glucosa, aminocidos, Cl y fosfato. No existe secrecin neta de H+ a travs de este mecanismo. Cada H+ segregado por el intercambiador Na+-H+ en la membrana luminal se combina con un HCO3 filtrado para formar CO2 y H2O, que entran en la clula y son convertidos otra vez en H+ y HCO3 . El H+ es reciclado a travs de la membrana luminal sobre el intercambiador Na+-H+ para reabsorber ms HCO3 filtrado. Puesto que no existe secrecin neta de H+ por este mecanismo, el cambio en el pH del fluido tubular es pequeo.

Efecto de la carga filtrada de HCO3La carga filtrada de HCO3 es el producto de la TFG y la concentracin plasmtica de HCO3 . Dentro de una amplia gama de cargas filtradas, prcticamente todo el HCO3 es reabsorbido. Sin embargo, cuando la concentracin plasmtica de HCO3 es mayor de 40 mEq/l, la carga filtrada se vuelve tan elevada que satura el mecanismo de reabsorcin; cualquier HCO3 filtrado que no pueda ser reabsorbido, se excreta. Por ejemplo, en la alcalosis metablica donde est elevada la concentracin sangunea de HCO3 , la restauracin del equilibrio cido-base normal requiere la excrecin del exceso de HCO3 en la orina.Eso se consigue gracias al aumento de la concentracin de HCO3 en la sangre, que aumenta la carga filtrada hasta que supera la capacidad de reabsorcin. El HCO3 no reabsorbido se excreta, con lo que la concentracin sangunea de HCO3 se reduce hasta normalizarse.Efecto del volumen de lquido extracelularLa mayor parte del HCO3 filtrado se reabsorbe en el tbulo proximal, donde los cambios en el volumen de LEC alteran la reabsorcin isoosmtica a travs de cambios de las fuerzas de Starling en los capilares peritubulares Puesto que el HCO3 forma parte de esa reabsorcin isoosmtica, los cambios en el volumen de LEC alteran la reabsorcin de HCO3 de una forma predecible. Por ejemplo, la expansin del volumen de LEC inhibe la reabsorcin isoosmtica en el tbulo proximal y, por tanto, inhibe la reabsorcin de HCO3 . En cambio, la disminucin del volumen del LEC estimula la reabsorcin isoosmtica en el tbulo proximal y la reabsorcin de HCO3.Un segundo mecanismo, en el que interviene la angiotensina II, participa en la reabsorcin de HCO3 como respuesta a la disminucin del volumen del LEC. Recurdese que la disminucin del volumen de LEC activa el sistema renina-angiotensina II-aldosterona. La angiotensina II estimula el intercambio Na+-H+ en el tbulo proximal, estimulando as la reabsorcin de HCO3 con el consiguiente aumento de la concentracin de HCO3 en sangre. Ese mecanismo explica el fenmeno de la alcalosis de contraccin, que literalmente significa alcalosis metablica secundaria a la disminucin (contraccin) del volumen de LEC. La alcalosis de contraccin se produce durante el tratamiento con diurticos del asa o diurticos tiacdicos, y es un factor que complica la alcalosis metablica causada por vmitos. La alcalosis de contraccin se trata mediante infusin de NaCl isotnico para restaurar el volumen de LEC.Excrecin de H+ como cido titulablePor definicin, el cido titulable es el H+ excretado con tampones urinarios. El fosfato inorgnico es el ms importante de esos tampones, debido a su concentracin relativamente elevada en la orina y su pK ideal. Conviene recordar que en la orina existe una cantidad significativa de fosfato, puesto que slo el 85% del fosfato filtrado es reabsorbido; el 15% del fosfato filtrado se excreta como cido titulable.Mecanismo de excrecin del cido titulableEl cido titulable es excretado a travs de la nefrona, pero sobre todo en las clulas intercaladas a del tbulo distal tardo y los conductos colectores. El mecanismo celular se describe a continuacin:

1. La membrana luminal de las clulas intercaladas a del tbulo distal tardo y los conductos colectores contiene dos mecanismos primarios de trasporte activo para la secrecin de H+ en el lquido tubular. El primer mecanismo para la secrecin de H+ es la H+ ATPasa, y es estimulado por la aldosterona. La aldosterona no slo acta sobre las clulas principales para estimular la reabsorcin de Na+ y la secrecin de K+, sino que tambin estimula la secrecin H+ en las clulas intercaladasa. El otro mecanismo para la secrecin de H+ es la H+-K+ ATPasa, el transportador responsable de la reabsorcin de K+ en las clulas intercaladas. En el lumen, el H+ segregado se combina con la forma A del tampn fosfato, HPO42, para producir la forma HA del tampn, H2PO4 . El H2PO4 es un cido titulable que se excreta.Para que ese mecanismo sea til, es esencial que la mayora del fosfato filtrado se encuentre en la forma que puede aceptar un H+; es decir, en la forma HPO4 2. 2. El H+ segregado por la H+ ATPasa se produce en las clulas renales a partir de CO2 y H2O, que se combinan para formar H2CO3 en presencia de anhidrasa carbnica intracelular. El H2CO3 se disocia en H+, que es segregado, y HCO3 , que es reabsorbido hacia la sangre mediante intercambio Cl-HCO3 .3. Por cada H+ excretado como cido titulable, un nuevo HCO3 es sintetizado y reabsorbido. Este nuevo HCO3 rellena las reservas extracelulares de HCO3, que antes haban sido agotadas para neutralizar el H+ fijo. Puesto que la generacin o sntesis de HCO3 nuevo es un proceso continuado, el HCO3 es sustituido continuamente conforme se emplea para neutralizar los cidos fijos producidos por el catabolismo de protenas y fosfolpidos.Excrecin de H+ como NH4+Si el cido titulable fuese el nico mecanismo para la excrecin de H+, la excrecin de H+ fijo estara limitada por la cantidad de fosfato en la orina. Recurdese que la produccin de H+ por el catabolismo de las protenas y los fosfolpidos es de aproximadamente 50 mEq/da. Como media, sin embargo, slo se excretan 20 mEq/da de H+ fijo como H+ titulable. Los 30 mEq/da restantes son excretados por un segundo mecanismo, el NH4+.Mecanismo de excrecin de H+ como NH4+En la excrecin de H+ como NH4 + participan tres segmentos de la nefrona: el tbulo proximal, la rama ascendente gruesa del asa de Henle y las clulas intercaladas de los conductos colectores. En el tbulo proximal, el NH4 + es excretado por el intercambiador Na+-H+. En la rama ascendente gruesa, el NH4 + segregado antes por los tbulos proximales es reabsorbido y aadido al gradiente osmtico corticopapilar. En las clulas intercaladas del conducto colector, el NH3 y el H+ son segregados hacia la luz, se combinan para formar NH4 + y son excretados.Tbulo proximal. En las clulas del tbulo proximal, la glutamina es metabolizada hasta NH3 y a-cetoglutarato. A su vez, el a-cetoglutarato es metabolizado hasta glucosa, que es metabolizada hasta CO2 y H2O y despus hasta HCO3. En la clula, el NH3 es convertido en NH4 +, que ser segregado hacia el lumen por el intercambiador Na+-H+ (el NH4 + sustituye al H+). El HCO3 es reabsorbido hacia la sangre por medio del cotransporte Na+-HCO3 . De modo similar al mecanismo de cido titulable, ese HCO3 es sintetizado de nuevo y ayuda a rellenar las reservas de HCO3 en el LEC. Por cada H+ segregado se reabsorbe un nuevo HCO3 .El destino del NH4 +, una vez en el lumen del tbulo proximal, es complicado. Parte del NH4 + se excreta directamente en la orina. El resto sigue una ruta tortuosa y es excretado indirectamente: primero es reabsorbido por la rama ascendente gruesa, despus se deposita en el lquido intersticial medular y a continuacin se segrega desde el lquido intersticial medular en los conductos colectores para su excrecin final. Rama ascendente gruesa. La parte del NH4 + segregada en el tbulo proximal y suministrada al asa de Henle es reabsorbida por la rama ascendente gruesa. A nivel celular, el NH4 + se reabsorbe mediante sustitucin del K+ en el cotransportador Na+-K+-2Cl. Como resultado de esa sustitucin, el NH4 + participa en la multiplicacin a contracorriente (en gran parte como el NaCl) y se concentra en el lquido intersticial de la mdula interna y la papila del rin.Conducto colector. Como se describi para el mecanismo de cido titulable, la membrana luminal de las clulas intercaladas a del conducto colector contiene dos transportadores que segregan H+ en el lquido tubular: H+ ATPasa y H+-K+ ATPasa. La H+ ATPasa es estimulada por la aldosterona. Conforme se segrega H+ en el lquido tubular, el NH3 difunde desde la alta concentracin en el lquido intersticial medular hacia la luz del conducto colector, donde se combina con el H+ segregado para formar NH4 +.

UNIVERSIDAD PRIVADA SAN JUAN BAUTISTAFACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA HUMANA

Alumna: Claude Santillana Pilco.Docente: Dr. Carlos Ramrez.Ciclo: IVSemestre: 2014-IITema: Control renal del equilibrio acidobsico

Lima-Per2014