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2 REGULACIÓN RENAL DEL ESTADO ÁCIDO- BASE Para usar esta clase Los iconos a la derecha parte inferior son para usar MENU y moverse con las flechas. Los números indican la extensión del tema En el MENU está el detalle de los temas y al apretar el botón puede dirigirse al de su preferencia Presione el ratón sobre el botón CLIC para continuar la lectura. El icono de la calculadora señala la necesidad de entrenarse en cálculos concretos Coloque sonido en su equipo para destacar la relación entre figura y texto. Para salir de la clase marque en su teclado ESC RIÑON 8

3 OBJETIVOS En esta clase se desarrollará la participación de los riñones en el mantenimiento del estado ácido-base. Se dará una breve introducción al tema. Se explicarán los principales mecanismos renales mediante los cuales los riñones contribuyen al mantenimiento del estado ácido-base: Mecanismo de reabsorción de bicarbonato y producción de nuevo bicarbonato. También se analizaran los factores que afectan la reabsorción de bicarbonato. Y se explicará la importancia de la presencia de los amortiguadores o buffers en la orina para la secreción de hidrogeniones. Vea en la carpeta Sistema Ventilatorio la clase Estado Acido-base

4 ESTADO ACIDO-BASE REGULACION RENAL ACIDO-BASE REABSORCION DE BICARBONATO NUEVOS IONES BICARBONATO AMORTIGUACION DE HIDROGENIONES FOSFATOS AMONIACO SECRECION DE HIDROGENIONES ESTADO ACIDO-BASE REGULACION RENAL ACIDO-BASE REABSORCION DE BICARBONATO NUEVOS IONES BICARBONATO AMORTIGUACION DE HIDROGENIONES FOSFATOS AMONIACO SECRECION DE HIDROGENIONES Menú general

5 Para una comprensión adecuada del tema es necesario dar una breve revisión general de la regulación del estado ácido base en el organismo. ESTADOÁCIDO-BASEESTADOÁCIDO-BASE La actividad metabólica normal del organismo produce continuamente grandes cantidades de ácidos, que podrían comprometer seriamente la vida, pero debido a la presencia de sistemas amortiguadores (buffers), y a la actividad continua de los sistemas respiratorio y renal, la concentración de hidrogeniones en el organismo varía pero dentro de un rango muy estrecho. A continuación se describen las principales reacciones metabólicas productoras de ácidos en el organismo Menú 1 de 7 Buscar información en la carpeta Sistema Ventilatorio

6 FUENTES DE ÁCIDOS EN EL ORGANISMO En condiciones normales la dieta suministra nutrientes que durante los procesos metabólicos producen gran cantidad de ácido. Por ejemplo, entre los más importantes están la oxidación de carbohidratos, grasas y aminoácidos, el metabolismo de fosfolípidos, fosfoproteínas y ácidos nucleicos. Formación de fosfato inorgánico a partir del metabolismo de fosfolípidos (FL), fosfoproteínas y ácidos nucleícos: (CH 2 O) n + O 2 CO 2 + H 2 O CO 2 + H 2 O HCO H + Oxidación de los carbohidratos (CH 2 O)n: FL H 3 PO 4 H 3 PO 4 H 2 PO H + H 2 PO 4 - HPO 4 = + H + Oxidación de aminoácidos que contienen azufre: metionina, cisteína AA-SH H 2 SO 4 + otros productos H 2 SO 4 SO 4 = +2 H + H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ ESTADOÁCIDO-BASEESTADOÁCIDO-BASE 2 de 7 Menú clic

7 Cuando la concentración de hidrogeniones se aleja de la concentración fisiológica (40 nMol/l, pH = 7.4), la interacción del ión H con los grupos funcionales de las proteínas y otras moléculas orgánicas, puede producir alteraciones estructurales y funcionales en las células. Es por tanto necesaria la presencia de mecanismos que garanticen la constancia del pH de los líquidos orgánicos, a fin de evitar tales alteraciones. IMPORTANCIA DE LA REGULACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE HIDROGENIONES EN EL ORGANISMO : La regulación eficiente de la concentración de hidrogeniones o pH es necesaria debido a la gran reactividad de este ión. El ión hidrogenión (H 3 0 +, también se simboliza como H + ), a pesar de tener la misma carga que el sodio (Na + ) y el potasio (K + ), es más reactivo que éstos por tener mayor densidad de carga. Esta característica del H permite que sea muy fuertemente atraído por las cargas negativas de las moléculas orgánicas. 3 de 7 ESTADOÁCIDO-BASEESTADOÁCIDO-BASE clic. Menú

8 El mantenimiento del pH en los líquidos orgánicos se logra gracias a la participación de Los sistemas amortiguadores químicos o buffers El sistema respiratorio El sistema renal Principales buffers en el plasma y su concentración H 2 CO 3 /HCO mEq/l H 2 PO 4 - /HPO4 = mEq/l Proteínas - 18 mEq/l En el espacio intersticial la concentración de los amortiguadores son similares a la del plasma, excepto por el contenido de proteínas, el cual es menor (< 1 mEq/l). Los amortiguadores están distribuidos tanto en el compartimiento extracelular como en el intracelular, tienen como función neutralizar rápidamente a los hidrogeniones, por ejemplo: HCO H + H 2 CO 3 En el espacio intracelular los principales amortiguadores lo constituyen los aniones orgánicos como las proteínas y los fosfatos. 4 de 7 ESTADOÁCIDO-BASEESTADOÁCIDO-BASE Menú clic..

9 El mantenimiento del pH depende de la acción conjunta de todos los sistemas. Los amortiguadores se pueden considerar como la primera línea de defensa al actuar rápidamente en el espacio extracelular y más lentamente en los intracelulares. Pero el mantenimiento de su capacidad amortiguadora va a depender a su vez de La capacidad de los sistemas respiratorio y renal para eliminar de manera definitiva la carga ácida o básica que se genera en el organismo. La reabsorción de bicarbonato por los riñones. El sistema respiratorio elimina diariamente unos mEq de ácido carbónico bajo la forma de CO 2. Este proviene del metabolismo oxidativo: Por otra parte los riñones reabsorben unos mEq de bicarbonato, y por procesos de secreción se excreta una cantidad equivalentes de hidrogeniones. Además los riñones excretan 40 a 80 mEq de ácidos no volátiles, en forma de ácidos titulables (H 3 PO 4, H 2 SO 4 ) y como sales de amonio (ClNH 4 ). H 2 CO 3 H C0 2 ESTADOÁCIDO-BASEESTADOÁCIDO-BASE clic. 5 de 7 Menú

10 En condiciones normales, la [HCO 3 - ] es de 24 mEq/l y la P CO2 es 40 mm Hg. El pK´ del buffer bicarbonato es 6.1. Al sustituir estos valores en la ecuación, se obtiene un pH de 7.4, que se corresponde con el valor normal de pH en plasma. En condiciones experimentales y patológicas se puede observar que las alteraciones de la P CO2 y de la concentración de bicarbonato, producirán cambios en el pH plasmático. El pH sanguíneo depende fundamentalmente del buffer bicarbonato/ácido carbónico. De acuerdo a la ecuación de Henderson-Hasselbalch, el pH de un buffer se puede calcular conociendo la relación Molar entre la base conjugada y el ácido y, su pK aparente. Aplicado al buffer bicarbonato: pH = pK´+ log [HCO 3 - ] /[H 2 CO 3 ] Por fines prácticos, la concentración de ácido carbónico en plasma es sustituida por la presión parcial de CO 2 multiplicada por el coeficiente de solubilidad del gas: pH = pK´ + log [HCO 3 - ] / 0.03 P CO2 ESTADOÁCIDO-BASEESTADOÁCIDO-BASE 6 de 7 clic Menú. Busque información adicional en la carpeta Sistema Ventilatorio

11 La presión parcial de dióxido de carbono en plasma está regulada principalmente por la actividad respiratoria pH = pK + log [HCO 3 - ] / 0.03 P CO2 pH = pK + RIÑÓN / PULMÓN A una dada P CO2, la concentración de bicarbonato en plasma depende de la función renal CO 2 HCO 3 - ESTADOÁCIDO-BASEESTADOÁCIDO-BASE 7 de 7 Menú clic

12 En condiciones normales, el mantenimiento de la concentración normal de bicarbonato en plasma va a depender de las siguientes funciones renales: Reabsorción del bicarbonato filtrado Formación de bicarbonato nuevo Estas funciones son dependientes de la capacidad de los túbulos renales para secretar hidrogeniones REGULACIÓNRENALÁCIDO-BASEREGULACIÓNRENALÁCIDO-BASE Menú Reabsorción del bicarbonato filtrado: El bicarbonato, después del cloruro, es el segundo anión más abundante en el espacio extracelular, su concentración normal es de 24 mEq/l. La cantidad de bicarbonato filtrado por día se calcula multiplicando la tasa de filtración glomerular (en un adulto de 70Kg es de 180 l/día) por la concentración plasmática de bicarbonato: 180 l/día x 24 mEq/l = mEq/día clic Si esta cantidad de bicarbonato no fuese reabsorbida, sería equivalente a agregar una carga igual de ácido al organismo. clic. BicarbonatoBicarbonato 1 de 12

13 Reabsorción de bicarbonato El 99 % del bicarbonato filtrado es reabsorbido. La mayor proporción se reabsorbe en el túbulo proximal (65-90%), el resto en el túbulo distal. La eficiencia de los riñones en el manejo del bicarbonato depende de la actividad de la enzima anhidrasa carbónica (AC), la cual es muy abundante en las células tubulares. Esta enzima acelera la conversión de dióxido de carbono y agua en ácido carbónico. CO 2 +H 2 O H 2 CO 3 HCO H + AC REGULACIÓNRENALÁCIDO-BASEREGULACIÓNRENALÁCIDO-BASE Menú clic BicarbonatoBicarbonato 2 de 12

14 Célula túbulo proximal AC Luz tubular AC Se desarrolla el mecanismo para la reabsorción del bicarbonato filtrado en el túbulo proximal: sangresangre HCO 3 - Na + CO 2 H2OH2O H 2 CO 3 H+H+ HCO 3 - H 2 CO 3 CO 2 H2OH2O Se observa que por cada bicarbonato que desaparece en la luz tubular, ingresa uno a la circulación. El conjunto de todas las reacciones que ocurren tienen como resultado final la reabsorción de bicarbonato. (ver el detalle de la próxima pantalla) Intercambiador Na+/H+ AC anhidrasa carbónica REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE BicarbonatoBicarbonato Menú clic 3 de 12

15 REABSORCIÓN DE BICARBONATO EN EL TÚBULO PROXIMAL En la célula tubular el CO 2, proveniente del metabolismo, reacciona con el agua en presencia de la AC y se transforman en H 2 CO 3, el cual se disocia rápidamente en HCO 3 - e H +. El HCO 3 - difunde desde la célula hacia el capilar. El H + sale a la luz tubular, intercambiado a través de la membrana luminal en relación 1:1 con el Na + filtrado. El H + en la luz se combina rápidamente con el HCO 3 - filtrado y desaparece para formar H 2 CO 3. El H 2 CO 3 formado en la luz, es convertido a CO 2 y H 2 O por la actividad de la AC presente en la membrana luminal. Por tal razón a pesar de la gran cantidad de ácido secretado, el pH del líquido tubular disminuye poco. Menú REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE BicarbonatoBicarbonato La reabsorción de HCO 3 - está acoplada a la secreción de H + El resultado neto es que por cada HCO 3 - filtrado que desaparece de la luz tubular, ingresa uno a la circulación. Esto corresponde a la reabsorción del bicarbonato filtrado. clic. 4 de 12

16 FACTORES QUE AFECTAN LA REABSORCIÓN DE BICARBONATO 1.- LA PRESIÓN PARCIAL DE DIÓXIDO DE CARBONO 2.- LA CONCENTRACIÓN PLASMÁTICA DE POTASIO 3.- LA DISMINUCIÓN DE LA VOLEMIA Y LA PÉRDIDA DE SAL 4.- LA TASA DE FILTRACIÓN GLOMERULAR Menú REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE BicarbonatoBicarbonato EN LAS SIGUIENTES PANTALLAS SE DESARROLLA CADA TEMA 5 de 12

17 Importancia Los ajustes asociados a las variaciones de la P CO2 son importantes en la compensación renal durante la acidosis y alcalosis respiratoria. Por ejemplo, en la acidosis respiratoria (P CO2 mayor a 40 mm Hg), el aumento de la concentración extracelular de bicarbonato tiende a compensar el descenso del pH. Por otra parte en la alcalosis respiratoria (P CO2 menor de 40 mm Hg), el descenso de la reabsorción de bicarbonato tiende a estabilizar la concentración plasmática a niveles subnormales, lo que también tiende a compensar moderadamente. la alcalosis. FACTORES QUE AFECTAN LA REABSORCIÓN DE BICARBONATO 1.- LA PRESION PARCIAL DE CO 2 (P CO2 ) Los aumentos de la P CO2 en sangre arterial, aumentan la reabsorción de bicarbonato, mientras que una disminución reduce la reabsorción. BicarbonatoBicarbonato Menú clic 6 de 12 Explicación Al aumentar la P CO2 en sangre arterial aumentaría la concentración de CO 2 en las células tubulares, y la formación de ácido carbónico debida a la actividad de la enzima anhidrasa carbónica. Con el aumento de ácido carbónico, aumenta la disponibilidad de hidrogeniones para ser secretados, y acopladamente aumenta la reabsorción de bicarbonato. Por el contrario una caída de la P CO2, disminuye la secreción de ácido y en consecuencia también se reduce la reabsorción de bicarbonato. clic -cv-cv.. REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE

18 FACTORES QUE AFECTAN LA REABSORCIÓN DE BICARBONATO: 1.- AUMENTO DE LA PRESION PARCIAL DE CO 2 (P CO2 ) Luz tubular capilar Célula tubular AC CO 2 HCO 3 - H+H+ REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE Menú BicarbonatoBicarbonato 7 de 12 clic.

19 FACTORES QUE AFECTAN LA REABSORCIÓN DE BICARBONATO: 1.- LA PRESION PARCIAL DE CO 2 (P CO2 ) La ecuación de Henderson-Hasselbach es útil para el análisis y la explicación de la compensación renal pH = log HCO 3 - / 0.03 P CO2 En condiciones normales P CO2 = 40 mmmHg [HCO 3 - ] = 24 mEq/L Al sustituir valores normales en la Ecuación anterior pH = log 24/0.03 x 40 = = 7.4 Menú BicarbonatoBicarbonato Si se considera los cambios de pH en dos situaciones con P CO2 aumentada a 50 mmHg 1.- Suponiendo que la concentración de bicarbonato se mantiene en 24 mEq/l Caso 1:pH = log 24 / 0.03 x 50 = Con aumento de la concentración plasmática de bicarbonato a 28 mEq/L, producto del aumento de la P CO2 que a su vez conduce a un aumento de la reabsorción renal. Caso 2:pH = log 28 /0.03 x 50 = 7.36 Como se puede apreciar en el segundo caso, el aumento de bicarbonato compensa el aumento de la P CO2, El descenso del pH es menor ( 7.36 vs 7.3 ). Es importante recalcar que las variaciones de la P CO2 per se conducen.. a variaciones en la concentración de bicarbonato plasmático. clic 8 de 12.. REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE clic Ver las clases Diagrama de Davenport

20 luz capilar K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ Célula tubular FACTORES QUE AFECTAN LA REABSORCIÓN DE BICARBONATO 2.- EFECTO DE LA CONCENTRACION PLASMÁTICA DE POTASIO La disminución de potasio aumenta la secreción de hidrogeniones y la reabsorción de bicarbonato, mientras que el exceso de potasio produce un efecto opuesto -Explicación: cuando la concentración plasmática de potasio desciende de 4 mEq/l, a manera compensatoria, el potasio altamente concentrado en las células (140 mEq/l) se mueve hacia el exterior, intercambiándose por hidrogeniones. Ello produce un aumento de la concentración de éstos en las células. K+K+ H+H+ HCO 3 - K+K+ + En el caso de las células tubulares renales, al aumentar en ellas la concentración de hidrogeniones, aumenta su secreción y conjuntamente aumenta la reabsorción de bicarbonato, mediante el mecanismo ya descrito. El estímulo que desencadena el aumento de la secreción de hidrogeniones podría ser el descenso del pH intracelular. REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE Menú clic BicarbonatoBicarbonato 9 de 12 clic

21 FACTORES QUE AFECTAN LA REABSORCIÓN DE BICARBONATO 2.- EFECTO DE LA CONCENTRACION PLASMÁTICA DE POTASIO Cambios en la concentración plasmática de potasio. Efectos sobre el estado ácido-base. Como ya se explicó, cuando disminuye la concentración plasmática de potasio (poca ingesta, vómitos, diarreas), la reabsorción de bicarbonato aumenta (disminuye su excreción), esto trae como consecuencia un aumento de bicarbonato en plasma que lleva a un aumento del pH, este trastorno se denomina ALCALOSIS METABÓLICA HIPOPOTASÉMICA Contrariamente, un aumento del potasio plasmático, disminuye la reabsorción de bicarbonato, y la concentración en el plasma, produciéndose una ACIDOSIS METABÓLICA HIPERPOTASÉMICA. REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE Menú BicarbonatoBicarbonato 10 de 12 Vea en la carpeta Sistema Vetilatorio las clases Diagrama de Davenport 1,2,3 clic

22 FACTORES QUE AFECTAN LA REABSORCIÓN DE BICARBONATO 3.- DISMINUCIÓN DE LA VOLEMIA y PÉRDIDA DE SAL La pérdida de sal, la cual va acompañada con la disminución de la volemia, desencadena mecanismos que aumentan la reabsorción de sodio REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE Menú BicarbonatoBicarbonato 11 de 12 Aumento de la descarga simpática Aumento de la secreción de renina Síntesis y liberación de aldosterona Como existe un acoplamiento entre la reabsorción de sodio y la secreción de hidrogeniones en los túbulos renales, al aumentar la secreción de éstos también aumenta la reabsorción de bicarbonato. El efecto que produce la pérdida de sal sobre la reabsorción de bicarbonato (o secreción de hidrogeniones) es más acentuado en el túbulo proximal. clic.

23 FACTORES QUE AFECTAN LA REABSORCIÓN DE BICARBONATO 4.- EFECTO DE LAS VARIACIONES DE LA TASA DE FILTRACIÓN GLOMÉRULAR (TFG) La secreción de hidrogeniones y la reabsorción de bicarbonato asociada a este proceso, varían directamente con los cambios de la TFG REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE 12 de 12 BicarbonatoBicarbonato Explicación: Este fenómeno es análogo al balance glomérulo-tubular descrito para el sodio. Al aumentar la TFG aumenta la cantidad de sodio filtrado y aumenta también su reabsorción, y el de las sustancias acopladas a su transporte, entre éstas el bicarbonato. Por ejemplo, si la TFG aumenta en un 10% en ese mismo porcentaje aumenta la reabsorción de bicarbonato. Importancia: Este mecanismo garantiza que los cambios en la TFG no alteren significativamente la reabsorción de bicarbonato. y por tanto no se produzcan alteraciones graves del estado ácido-base. clic. Menú

24 FORMACIÓN DE NUEVO BICARBONATO EN LAS CÉLULAS TUBULARES Además de recuperar el bicarbonato filtrado, las células tubulares pueden sintetizar BICARBONATO NUEVO y entregarlo al plasma. Se puede observar que la sangre que sale de los riñones tiene mayor concentración de bicarbonato en comparación a la que ingresó. La importancia de este mecanismo es mantener o aumentar la capacidad buffer del plasma mediante la adición de bicarbonato. Este es un proceso compensatorio fundamental en los estados de acidosis que se describe en las próximas pantallas. REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE 1 de 2 Menú BicarbonatoBicarbonato

25 FORMACIÓN DE NUEVO BICARBONATO EN LAS CÉLULAS TUBULARES. MECANISMO: El proceso a nivel de las células tubulares es similar al ya descrito para la reabsorción de bicarbonato. Es decir, en la célula tubular, el CO 2. por acción de la enzima anhidrasa carbónica reacciona con el agua para formar ácido carbónico, éste a su vez se disocia en bicarbonato e hidrogeniones. El bicarbonato ingresa al plasma y el hidrogenión es secretado hacia la luz tubular. REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE 2 de 2 BicarbonatoBicarbonato Menú La diferencia con el mecanismo de reabsorción, reside en que el hidrogenión secretado en la luz se combina con otros amortiguadores presentes en el filtrado, principalmente con fosfato y amoniaco. que en condiciones normales son cuantitativamente los más importantes clic Vea las próximas pantallas

26 Debido a la baja concentración de fosfato en el filtrado, su capacidad amortiguadora se hace importante después que se ha reabsorbido más del 80% del agua, esto es, cuando el líquido tubular alcanza el nefrón distal. Reacción de amortiguación: HPO 4 = + H + H 2 PO 4 - FORMACIÓN DE NUEVO BICARBONATO EN LAS CÉLULAS TUBULARES AMORTIGUACIÓN POR EL BUFFER FOSFATO DE LOS HIDROGENIONES SECRETADOS : REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE FOSFATOSFOSFATOS 1 de 2 La concentración de fosfato en el plasma es cerca de 1 mMol/L y la TFG para un adulto de 70 Kg es cercana a 180 L/día, de manera que diariamente se filtran: fosfato filtrado/día = 180 L/día x 1 mMol/L = 180 mMol/día Para conocer la cantidad de fosfato que actúa como amortiguador en los túbulos debe restarse la cantidad de fosfato reabsorbida, la cual se estima en un 75 %. Es decir sólo se dispone del 25 % para la amortiguación: fosfato = 180 mMol/día x 0.25= 36 mMol/día clic... Menú

27 Célula túbulo proximal AC Luz tubular AC FORMACIÓN DE NUEVO BICARBONATO EN LAS CÉLULAS TUBULARES AMORTIGUACIÓN POR EL BUFFER FOSFATO DE LOS HIDROGENIONES SECRETADOS sangresangre CO 2 H2OH2O H 2 CO 3 H+H+ HPO 4 = H 2 PO 4 - Cl - HCO 3 - Bomba de protones; AC anhidrasa carbónica; intercambiador Cl - / HCO 3 - REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE FOSFATOSFOSFATOS 2 de 2 Menú clic Para información adicional abra las carpetas Líquidos del Organismo y Sistema Ventilatorio

28 GLUTAMINA GLUTAMATO + NH 4 + GLUTAMATO ALFA- CETOGLUTÁRICO + NH 4 + AMORTIGUACIÓN POR AMONIACO DE LOS HIDROGENIONES PRODUCCIÓN Y SECRECIÓN DE AMONIACO EN LAS CÉLULAS TUBULARES: El filtrado glomerular NO ES una fuente significativa de amoniaco, debido a que presenta una baja concentración de NH 3 /NH 4 +. Son las células tubulares las que sintetizan amoniaco (NH 3 ) a partir del aminoácido glutamina. Esta reacción es catalizada por la enzima GLUTAMINASA, en la reacción se produce ácido glutámico y amoniaco. Posteriormente, el ácido glutámico, por acción de la enzima DESHIDROGENASA GLUTÁMICA produce alfa-cetoglutárico y amoniaco. En la reacción se coloca el ión amonio (NH 4 + ), porque el amoniaco se encuentra en equilibrio con este ión y, a pH fisiológico (7.4) prevalece éste, cerca de 100 veces más. El pK´ de este buffer es de 9.2 Reacción de amortiguación: clic AMOIACOAMOIACO REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE 1 de 3 Menú NH 4 + NH 3 + H +

29 AMORTIGUACIÓN POR AMONIACO DE LOS HIDROGENIONES El NH 4 +, a pesar de estar 100 veces más concentrado en la célula que el NH 3, por su carga, tiene restringido la difusión pasiva a través de las membranas. Sólo el NH 3, que es liposoluble, difunde fácilmente a la luz. Aquí se combina con los hidrogeniones secretados y forma NH 4 +, el cual por la característica arriba mencionada queda atrapado en la luz y es excretado por la orina. Es importante señalar que el descenso del pH en la orina favorece la formación de NH 4 + NH 4 + NH 3 NH 4 + clic AMOIACOAMOIACO REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE 2 de 3 Menú

30 Célula túbulo proximal AC Luz tubular AC FORMACIÓN DE NUEVO BICARBONATO EN LAS CÉLULAS TUBULARES: AMORTIGUACIÓN DE LOS HIDROGENIONES POR EL AMONIACO SECRETADO. sangresangre CO 2 H2OH2O H 2 CO 3 H+H+ Cl - HCO 3 - Bomba de protones; AC anhidrasa carbónica; intercambiador Cl - / HCO 3 - NH 3 NH 4 + AMOIACOAMOIACO REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE 3 de 3 Menú clic

31 MEDIDA DE LA TASA DE SECRECIÓN TUBULAR DE ÁCIDOS Como se ha explicado, prácticamente todo el ácido secretado a través de la orina se combina con los amortiguadores presentes en ésta. Muy poca es la cantidad que se excreta en forma libre, de manera que se puede medir la cantidad de ácido excretada por día, determinando la cantidad de hidrogeniones que se combinan en la orina con bicarbonato, fosfato, amoniaco y otros amortiguadores presentes en menor cantidad. A continuación se explicará cómo calcular la cantidad de ácido excretada diariamente por la orina: 1.- BICARBONATO REABSORBIDO 2.- ACIDEZ TITULABLE 3.- EXCRECIÓN DE AMONIO REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE SECRECIONDESECRECIONDE H + 1 de 6 Menú clic.

32 MEDIDA DE LA TASA DE SECRECIÓN TUBULAR DE ÁCIDOS 1.- BICARBONATO REABSORBIDO Debido a la presencia de la anhidrasa carbónica en la membrana de las células tubulares, el ácido carbónico que se forma durante la reacción de amortiguación, desaparece como agua y CO 2.. razón por la que no se puede medir directamente esta cantidad de ácido. Sin embargo, se puede calcular indirectamente a través de la cuantificación del bicarbonato reabsorbido, para ello, se calcula el bicarbonato filtrado y se le resta la cantidad excretada. Ejemplo: Concentración de bicarbonato en plasma = 24 mEq/L Concentración de bicarbonato en orina = 0 mEq/L TFG = 180 L/día Volumen de orina (Vo) =1 L/día Cantidad de bicarbonato filtrado = HCO 3 - plasma x TFG = 24 mEq/L x 180 L /día = 4320 mEq/día En el ejemplo no hay excreción de bicarbonato, todo el bicarbonato filtrado fue reabsorbido, y esta cantidad representa a su vez la cantidad de ácido excretado. Es decir,4.320 mEq de ácido/día asociados a la reabsorción de bicarbonato. A valores normales de bicarbonato en plasma no se produce excreción de este ión. Sin embargo, se produce cuando la concentración plasmática sobrepasa los valores normales A fines de los cálculos, esta cifra debe restarse del bicarbonato filtrado. clic REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE SECRECIONDESECRECIONDE H + 2 de 6 Menú.

33 MEDIDA DE LA TASA DE SECRECIÓN TUBULAR DE ÁCIDOS 2.- ACIDEZ TITULABLE Los hidrogeniones secretados que se combinan con fosfato y otros amortiguadores orgánicos permanecen en la luz tubular y se excretan en la orina unidos a los amortiguadores. Para el cálculo se toma una muestra de orina de 24 horas y se le añade un hidróxido de sodio, de concentración conocida, hasta llevar el pH a 7.4 (titulación), que es el pH del plasma del que proviene el filtrado glomerular. Al multiplicar el volumen de hidróxido usado por su concentración obtenemos la cantidad de mEq de ácidos combinados con el fosfato y en menor proporción con otros amortiguadores orgánicos. Este valor se conoce como acidez titulable. En una persona que consume una dieta balanceada, el valor de la acidez titulable puede ser de unos 20 mEq/día. REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE SECRECIONDESECRECIONDE H + 3 de 6 Menú

34 MEDIDA DE LA TASA DE SECRECIÓN TUBULAR DE ÁCIDOS 3.- EXCRECION DE AMONIO Como se explicó anteriormente, las células tubulares producen amoniaco, el cual en la luz tubular actúa como amortiguador de los hidrogeniones secretados. Para cuantificar la cantidad de éstos, no se puede recurrir a la titulación hasta pH 7.4, porque el pK´ del amonio es de 9.2. Esto significa que a pH 7.4 la proporción NH 3 /NH 4 + es cercana a 1/100. Es decir, que muy poco de los hidrogeniones combinados con amonio se han podido cuantificar. NH OH - NH 3 + H 2 O De manera que la cuantificación de amonio se hace aparte. En condiciones normales se excretan cerca de 20 mEq/día de hidrogeniones en forma de amonio. Para calcular la cantidad total de ácido excretada se suma: Bicarbonato reabsorbido + acidez titulable + amonio En el ejemplo: = 4360 mEq/día de ácido excretan los riñones. REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE Menú SECRECIONDESECRECIONDE H +. 4 de 6

35 IMPORTANCIA DE LA AMORTIGUACIÓN DE HIDROGENIONES EN LOS TÚBULOS RENALES: La presencia de amortiguadores en el líquido tubular le confiere a los riñones una elevadísima capacidad para secretar y excretar ácidos. Explicación: Las células tubulares, pueden secretar hidrogeniones en contra de un gradiente, cuyo valor limite corresponde a un pH urinario de 4.5. Esto corresponde a una concentración de hidrogeniones en la orina 1000 veces mayor que la del plasma. De no estar presentes los amortiguadores (HCO 3 - ; HPO 4 = ; NH 3 ), la secreción de hidrogeniones rápidamente disminuiría el pH de la orina a 4.5, y con ello se frenaría el proceso. En el túbulo proximal ocurre la mayor secreción de hidrogeniones y el buffer bicarbonato es el principal amortiguador. De acuerdo al mecanismo explicado sólo se produce una ligera acidificación de la orina. En el nefrón distal, en condiciones normales, el principal amortiguador es el buffer fosfato, cuyo pK´ es de 6.8. Cuando el pH urinario alcanza el valor de 4.5, prácticamente todo el fosfato se encuentra bajo la forma de fosfato dibásico (H 2 PO 4 - ). REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE SECRECIONDESECRECIONDE H + Menú 5 de 6

36 IMPORTANCIA DE LA AMORTIGUACIÓN DE HIDROGENIONES EN LOS TÚBULOS RENALES: La secreción de Amoniaco ocurre tanto en el túbulo proximal como en el nefrón distal. Este sistema amortiguador se hace muy eficiente en condiciones de acidosis crónica, porque las células tubulares aumentan la extracción de glutamina desde la sangre, así como la actividad de la enzima glutaminasa. El aumento resultante de la producción de amonio eleva considerablemente la capacidad renal para excretar ácido y producir nuevo bicarbonato para compensar la acidosis. En condiciones de acidosis crónica, la producción de amoniaco se eleva desde su valor normal, 20 mEq/día, hasta 500 mEq/día. Dada la magnitud de este fenómeno compensatorio, el amoniaco funciona como el mayor amortiguador urinario en la compensación renal de la acidosis. Se ha explicado la importancia de los sistemas amortiguadores presentes en la orina como factores esenciales para la secreción de hidrogeniones. También es importante destacar que cualquier alteración (patológica o farmacológica) en el transporte tubular, por ejemplo: de la bomba de hidrogeniones, el antiporter Na + /H +,; alteraciones en la actividad de la anhidrasa carbónica, o las disminuciones o aumentos en la secreción de aldosterona, afectaran la secreción de ácidos y la reabsorción de bicarbonato. REGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASEREGULACIÓN RENAL ÁCIDO BASE RESUMEN FINAL 6 de 6 Menú SECRECIONDESECRECIONDE H +

37 CONCLUSIONES En esta clase se desarrolló la participación de los riñones en el mantenimiento del estado ácido-base del organismo. Se hizo una introducción general en la que se describió brevemente la importancia de los sistemas amortiguadores, y de los sistemas respiratorio y renal en el mantenimiento normal del pH. Se describieron las reacciones metabólicas más importantes que generan la producción de ácidos en el organismo. Se deben entender: En base a la ecuación de Henderson Haselbalch la importancia del buffer bicarbonato en el mantenimiento del pH en el organismo. Los mecanismos renales que mantienen los niveles normales de bicarbonato en plasma: Reabsorción de bicarbonato y síntesis de bicarbonato nuevo. Así como la asociación de éstos con la secreción y excreción de ácidos. Los factores más importantes que afectan la reabsorción de bicarbonato: la P CO2, la concentración plasmática de potasio, la volemia y el contenido de sal en el organismo y la tasa de filtración glomerular, entre otros. La importancia de la presencia en la orina de los amortiguadores: bicarbonato, fosfato y amoniaco, como medio para aumentar la eficiencia de los riñones en la secreción de hidrogeniones. FIN


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