Concepto de ácido y base Ácido: Sustancia que en disolución acuosa libera iones de hidrógeno Base: Sustancia que en disolución acuosa libera iones hidroxilo Brönsted y Lowry (1923) definieron como Ácido: Toda especie capaz de ceder protones. Base: Toda especie capaz de aceptar protones. Reacción ácido-base, aquella que implica transferencia de protones.

Lewis (1938) propuso que no todas las reacciones ácido-base implican transferencia de protones, pero sin embargo forman siempre un enlace covalente dativo. Ácido: Sustancia que puede aceptar un par de electrones. Base: Sustancia que puede donar un par de electrones libres. El ácido debe tener su octeto de electrones incompleto y la base debe tener algún par de electrones solitarios.

pH Es una medida de la acidez o basicidad de una solución. El pH es la concentración de iones o cationes hidrógeno [H+] presentes en determinada sustancia. La sigla significa "potencial de hidrógeno" Este término fue acuñado por el químico danés Sørensen, quien lo definió como el logaritmo negativo de base 10 de la actividad de los iones hidrógeno

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Regulación del equilibrio Acido-Base En casi todas las reacciones metabólicas del organismo se desprenden ácidos, de forma que se produce una carga ácida de unos 80 mEq/L/día de ácidos no volátiles. Además se producen unos 15.000 mmol de dióxido de carbono (CO2) que pueden generar ácido carbónico al combinarse con agua.

Los organismos vivos no soportan variaciones del pH mayores de unas décimas de unidad y por eso han desarrollado a lo largo de la evolución mecanismos que mantienen el pH constante.

Mecanismos regaladores del Equilibrio acido-Base 1.- Sistemas buffer, Tampones o amortiguadores: formados por un ácido débil y una sal de ese ácido. O por una base débil y su sal. Constituyen la primera línea de defensa del organismo (segundos) . 2.- Sistema Respiratorio: como el CO2 es estimulante del centro respiratorio, la ventilación se adecua a las necesidades de ahorro o eliminación del mismo. Constituye la segunda línea de defensa del organismo (minutos) 3.- Sistema renal: es el sistema de ajuste definitivo, ya que es el mas completo Constituye la tercera línea de defensa (horas a días)

En condiciones normales la concentración de hidrogeniones del líquido extracelular es baja (de unos 40 nEq/l). A pesar de ello, pequeñas fluctuaciones de la misma va a tener repercusiones importantes sobre procesos vitales. Por ello, existen unos límites relativamente estrechos entre los cuales la concentración de hidrogeniones es compatible con la vida. Dichos valores oscilan entre 16 y 160 nEq/l, lo que equivale a un valor de pH de 7.80 a 6.80.

El principal producto ácido del metabolismo celular es el dióxido de carbono (CO2) que viene a representar un 98% de la carga ácida total. Aunque no se trate de un ácido, pues el CO2 no contiene H+, se trata de un ácido potencial ya que su hidratación mediante una reacción reversible catalizada por la anhidrasa carbónica (A.C.) va a generar ácido carbónico (H2CO3): CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3

Al ser un gas, el CO2 va a ser eliminado prácticamente en su totalidad por los pulmones sin que se produzca una retención neta de ácido, por lo que se denomina ácido volátil. Por otra parte, el metabolismo va a generar una serie de ácidos no volátiles, también denominados ácidos fijos que representan de un 1-2% de la carga ácida y cuya principal fuente es el catabolismo oxidativo de los aminoácidos sulfurados de las proteínas. Estos ácidos fijos no pueden ser eliminados por el pulmón siendo el riñón el principal órgano responsable en la eliminación de los mismos.

Amortiguadores Químicos 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 o base débil y su base conjugada.

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+

Amortiguador Bicarbonato/Acido carbónico El sistema bicarbonato/Acido carbónico 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. Las reacciones de interés implicadas en este sistema son las siguientes: CO2 + H2O →H2CO3 → H+ + HCO3

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.

La capacidad amortiguadora para mantener un pH especifico depende de dos factores: 1-La concentración molar del buffer 2-El cociente de sus concentraciones, es decir, su relación.

Es importante tener en cuenta que todos los sistemas “buffer” están interrelacionados y que se amortiguan unos a otros, de modo que todos los amortiguadores de un mismo compartimento van a variar conjuntamente ante un cambio en el pH. Esto nos va a permitir conocer los cambios de cada sistema si conocemos los que ha experimentado uno de ellos. En la clínica el sistema que se mide para la valoración del estado ácido-base es el sistema bicarbonato/acido carbonico

Ninguno de los sistemas de amortiguación de pH que acabamos de ver es capaz de eliminar del organismo los hidrogeniones en exceso, ya que van a intervenir de forma inmediata minimizando pero no impidiendo cambios en el pH, lo cual va a inducir posteriores respuestas compensatorias pulmonar y renal.

PK 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 alcanzar su máxima capacidad amortiguadora. Por tanto, cada sistema buffer tendrá un valor de pk característico.

La constante de disociación del ácido (K) viene expresada como: [H+][A-] K= ----------------- [AH]

Ecuación de Henderson Hasselbalch

Sistema Respiratorio La segunda línea de defensa frente a los trastornos del equilibrio ácido-base es el control que ejercen los pulmones sobre el CO2 del liquido extracelular.

El incremento de la ventilación elimina CO2 del liquido extracelular lo que reduce la concentración de H+. Por el contrario la disminución de la ventilación aumenta el CO2 elevando así la concentración de H+ en el liquido extracelular. El mecanismo de acción del sistema respiratorio consiste en aumentar o disminuir la Frecuencia respiratoria según el caso.

La capacidad de amortiguamiento del sistema respiratorio es una o dos veces mayor que la de los demás amortiguadores químicos combinados del extracelular.

Sistema Renal Los riñones regulan la concentración de H+ en el liquido extracelular mediante tres mecanismos básicos: 1-Secreción de H+ 2-Reabsorción de los iones de bicarbonato 3-Producción de nuevos iones de bicarbonato

Los riñones regulan el equilibrio ácido–base excretando orina acida o alcalina. La excreción de orina acida reduce la cantidad de ácidos en el liquido extracelular, mientras que la excreción de orina alcalina elimina bases

La regulación respiratoria del equilibrio ácido-base es un sistema de amortiguamiento de tipo fisiológico, ya que actúa rápidamente y evita que la concentración de H+ cambie demasiado, en tanto que los riñones de respuesta mucho mas lenta pueden eliminar totalmente el desequilibrio.

Alteraciones del equilibrio ácido-Base Acidosis: Trastorno del equilibrio ácido-base que se caracteriza por la disminución del pH por debajo del valor normal. Puede ser de dos tipos: Acidosis respiratoria: ↑ H2CO3 Acidosis Metabólica: ↓ HCO3

Causas Acidosis respiratoria: Asma, bronquitis, neumonía, tuberculosis, etc. Acidosis metabólica: Diarrea, acidosis tubular renal, vomito del contenido intestinal, diabetes mellitus, ingestión de ácidos, insuficiencia renal

Compensación Acidosis respiratoria: La respuesta compensatoria consiste en el ascenso del HCO3 plasmático secundario a la adición por el riñón de HCO3 nuevo al liquido extracelular. Esta elevación ayuda a compensar el aumento de la pCO2 lo que hace que el pH plasmático recupere el valor normal. Acidosis metabólica: La principal compensación consiste en un aumento de la FR que reduce la pCO2 y una compensación renal que adiciona bicarbonato al liquido extracelular.

Alcalosis Trastorno del equilibrio ácido-base que se caracteriza por un aumento del pH por encima del valor normal Existen dos tipos: Alcalosis respiratoria: ↓ H2CO3 Alcalosis Metabólica: ↑ HCO3

Causas de alcalosis Alcalosis respiratoria: Psiconeurosis, ansiedad, grandes altitudes, fármacos estimulantes del SNC Alcalosis metabólica: Administración de diuréticos, aldosterona, vómitos del contenido gástrico, ingestión de fármacos alcalinos

Compensación Alcalosis respiratoria: La compensación principal es renal, el cual aumenta la excreción renal de bicarbonato para nivelar este valor con la disminución de CO2 Alcalosis Metabólica: Se compensa parcialmente reduciendo la FR lo que eleva la pCO2 y ayuda a que el pH vuelva a lo normal, así como un aumento en la excreción renal de bicarbonato que ayuda a compensar la elevación inicial

Tratamiento Acidosis: Bicarbonato de sodio oral o endovenoso Por los efectos tóxicos del bicarbonato: Lactato sodico y gluconato sodico Alcalosis: Cloruro de amonio Monocloridrato de Lisina