Transcript Equilibrio ácido-base

EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE
Dr. Jesús Bethancourt Enriquez.
• Ácido: sustancia capaz de ceder un H+
• Base: sustancia capaz de captarlo
• La acidez de un líquido viene dada por su
concentración de H+, dicha concentración
se expresa en términos de pH.
El pH es una medida del grado de acidez
o basicidad de una sustancia o solución.
Se determina según la fórmula, pH es igual a menos
logaritmo de la concentración de hidrogeniones, por lo que
es inversamente proporcional a dicha concentración o sea
a mayor concentración de hidrogeniones menor será el pH
y viceversa.
A > [H+] < pH
A < [H+] > pH
El pH normal de los líquidos corporales oscila entre 7.35
para la sangre venosa, por su mayor contenido en bióxido
de carbono y 7.45 para la sangre arterial, con un menor
contenido del mismo. Cuando el pH disminuye por debajo
de 7.35 se produce una acidosis, mientras que si
aumenta por encima de 7.45 se produce una alcalosis.
capilar
pH 7.40
Extremo
arterial
pH 7.35
LI pH 7.35
pH
intracelular
7
Extremo
venoso
Trastornos del equilibrio ácido – básico. Los trastornos del
equilibrio ácido – básico se clasifican teniendo en cuenta
el valor del pH en: Acidosis y Alcalosis; y según su origen,
pueden ser: respiratorios, cuando son causadas por
alteraciones de la ventilación alveolar; y metabólicos,
cuando obedecen a alteraciones ajenas al funcionamiento
del sistema respiratorio.
ECUACIÓN DE HENDERSON – HASSELBALCH
La ecuación de Henderson – Hasselbalch permite el cálculo
del pH de una solución si se conocen la concentración
molar de iones bicarbonato y la presión parcial de bióxido
de carbono.
De ella se deduce que un aumento de la concentración de
iones bicarbonato produce un aumento del pH y se desvía
el equilibrio ácido básico hacia la alcalosis.
Si aumenta la presión parcial de bióxido de carbono,
disminuye el pH y el equilibrio se desvía hacia la acidosis.
[ HCO3- ]
pH = 6.1 + log
(0.03
X
PCO
)
2
Acidosis
[ HCO3- ]
pH = 6.1 + log
(0.03 X PCO2)
Alcalosis
Sistema amortiguador:
Un sistema amortiguador es una solución de dos o más
sustancias cuya combinación se opone a los cambios de pH
del medio en que se encuentre. Generalmente está
constituido por un ácido débil y su sal correspondiente.
Su poder amortiguador está dado por la proximidad de su
pK o constante de disociación al valor normal del pH y por
la concentración de sus componentes. La pK es una
medida de su capacidad para captar o ceder hidrogeniones.
En los líquidos orgánicos se comportan de esta manera
diversos sistemas:
Ácido Carbónico/Bicarbonato: (H2CO3/HCO3-)
Fosfatos H2PO4-/HPO4=
Diversas proteínas
Sistema amortiguador:
Base fuerte
Ácido fuerte
Ácido débil
Sal alcalina o sal
del ácido débil
Base
débil
Ácido
débil
+
+
Agua
Sal
MECANISMOS DE REGULACIÓN DEL EQUILIBRIO ÁCIDO – BÁSICO
Sistemas amortiguadores:
De bicarbonato.
De fosfato.
De proteínas.
Sistema respiratorio.
Sistema renal.
Sistema amortiguador de bicarbonato.
El sistema amortiguador de bicarbonato está integrado por
el bicarbonato de sodio y el ácido carbónico. Cuando al
medio donde se encuentra este sistema se añade un ácido
fuerte como el ácido clorhídrico, el cual reacciona con el
bicarbonato de sodio, dando lugar a un acido débil, el ácido
carbónico, que modifica muy poco el pH y una sal neutra, el
cloruro de sodio.
Sistema amortiguador de bicarbonato.
Por otra parte si se añade una base fuerte, como el
hidróxido de sodio, ésta reacciona con el componente
ácido del sistema, el ácido carbónico y se obtiene como
producto el bicarbonato de sodio, base débil con poca
incidencia sobre el pH, y agua. Este sistema amortiguador
tiene una pK de 6.1, por lo que su poder amortiguador no
es alto, sin embargo la abundancia de sus componentes
en el líquido extracelular hace que sea el sistema
amortiguador más importante en dicho medio.
Sistema amortiguador de bicarbonato.
NaHCO3 + HCl
H2CO3 + NaOH
H2CO3 + NaCl
NaHCO3 + H2O
pK = 6.1
Es el sistema amortiguador más
importante en el líquido extracelular.
Sistema amortiguador de fosfato
Está compuesto por una base débil, el fosfato dibásico de
sodio, y un ácido también débil, el fosfato monobásico de
sodio. Si se añade un ácido fuerte al medio donde se
encuentre este sistema, reacciona con el componente
básico del mismo, el fosfato dibásico de sodio, dando lugar
al fosfato monobásico de sodio más cloruro de sodio.
Sistema amortiguador de fosfato
Cuando se añade una base fuerte al sistema, como el
hidróxido de sodio, ésta reacciona con el componente ácido
del mismo, el fosfato monobásico de sodio, dando lugar al
fosfato dibásico de sodio y agua. Este sistema tiene una pK
de 6.8, mucho más cercana a los valores normales del pH
de los líquidos corporales, por lo que tiene mayor poder
amortiguador que el sistema de bicarbonato; sin embargo la
poca cantidad en que se encuentra en el líquido extracelular
determina su poca importancia en este medio.
Sistema amortiguador de fosfato
Na2HPO4 + HCl
NaH2PO4 + NaCl
NaH2PO4+ NaOH
Na2HPO4 + H2O
pK = 6.8
Es el sistema amortiguador más
importante en los túbulos renales.
Amortiguador de las proteínas.
Este está dado por su carácter anfótero, que consiste en
su capacidad de ceder o captar hidrogeniones de acuerdo
a las características del medio en que se encuentren. Las
proteínas poseen grupos que en un medio alcalino ceden
hidrogeniones, mientras que cuando se encuentran en un
medio ácido captan hidrogeniones.
Amortiguador de las proteínas.
Su pK tiene un valor cercano a 7.4, por lo que tiene un gran
poder amortiguador y es el más importante en el líquido
intracelular. Existen varios sistemas amortiguadores de
proteínas y dentro de ellos se destaca el sistema
amortiguador de la hemoglobina tanto por su abundancia
en la sangre, como por el hecho de circular a través de
todos los tejidos del organismo.
Amortiguador de las proteínas.
(Pr = proteína)
En medio alcalino
En medio ácido
PrH
Pr - + H+
Pr - + H+
PrH
pK ≈ 7.4
Es el sistema amortiguador más
importante en el líquido intracelular.
Principio isohídrico
La acción simultanea e integrada de los sistemas
amortiguadores está determinada porque sus componentes
se encuentran, todos a la vez en los líquidos corporales y
tienen un denominador común que son los hidrogeniones.
Cuando se produce un cambio del pH de los líquidos
corporales, éste es regulado por la acción conjunta de todos
los sistemas amortiguadores, así los sistema de
bicarbonato, de fosfato y de proteínas actúan al unísono
este hecho se conoce con el nombre de Principio Isohídrico.
Principio isohídrico
Sistema respiratorio
El sistema respiratorio regula el pH por su capacidad para
eliminar o retener el bióxido de carbono al aumentar o
disminuir la ventilación alveolar respectivamente. Si
aumenta el bióxido de carbono, se desplaza el equilibrio de
la misma hacia la derecha y aumentan los hidrogeniones.
De forma similar, si aumentan los hidrogeniones, se
desplaza el equilibrio de la reacción hacia la izquierda,
aumentando el bióxido de carbono. Las alteraciones
respiratorias que afectan la ventilación pulmonar
constituyen causa de desequilibrios del pH y éstos no
pueden ser regulados por el propio sistema respiratorio.
Sistema respiratorio
+
H
CO2 + H2O
H2CO3
HCO3
Sistema renal
El riñón proporciona el mecanismo regulador del pH más
eficaz por su alta ganancia, ya que elimina del organismo
los excesos, tanto de hidrogeniones, como de bicarbonato,
genera nuevo bicarbonato y su acción no tiene límite de
tiempo. En condiciones de pH normal el riñón elimina el
exceso de hidrogeniones en un proceso que se inicia con la
entrada a la célula del bióxido de carbono, el cual se une al
agua del citoplasma de la célula de la pared tubular dando
lugar al ácido carbónico, que se disocia en bicarbonato e
hidrógeno. Esta reacción es catalizada por la anhidrasa
carbónica .
Sistema renal
Sistema renal
En el líquido tubular circula el bicarbonato de sodio que se
disocia en iónes sodio y bicarbonato. El bicarbonato
formado en el líquido intracelular pasa al intersticio para ser
incorporado al capilar peritubular, mientras que el hidrógeno
es secretado activamente por un mecanismo de cotransporte, que a la vez reabsorbe el ión sodio desde el
líquido tubular. Este ión sodio se intercambia activamente
con un ión potasio procedente del intersticio, en un
mecanismo de co-transporte.
Pared tubular
K+
Na+
Na+
Na+
HCO3-
HCO3-
H+
H+
H2CO3
H2CO3
H 2O
+
CO2
Luz tubular
NaHCO3
CO2
CO2
H 2O
Sistema renal
El hidrógeno secretado al líquido tubular es neutralizado
uniéndose al bicarbonato para formar ácido carbónico en
un proceso denominado de titulación, que en condiciones
de normalidad es una titulación completa al ser suficiente
la cantidad de bicarbonato de sodio que circula en los
líquidos tubulares para neutralizar los hidrogeniones
secretados. El ácido carbónico se disocia en bióxido de
carbono y agua. El bióxido de carbono es reabsorbido al
interior de la célula de la pared tubular y el agua se
elimina con la orina.
Pared tubular
K+
Luz tubular
NaHCO3
Na+
HCO3-
H+
H+
H2CO3
H2CO3
H 2O
+
CO2
HCO3-
CO2
CO2
H 2O
En el líquido tubular circula el sistema amortiguador de
fosfatos, por lo que en él se encuentra el fosfato dibásico de
sodio, el que se disocia. El exceso de hidrógeno secretado
al líquido tubular es neutralizado, uniéndose al sistema
amortiguador de fosfato formando el fosfato monobásico de
sodio que se elimina con la orina.
Pared tubular
Luz tubular
Na2HPO4
Na+ NaHPO4HCO3H2CO3
H 2O
+
CO2
H+
H+
NaH2PO4-
Mecanismo amortiguador del amoniaco:
En los túbulos colectores, la adición de iones NH4+ se
produce por un mecanismo distinto. Aquí, el ión hidrogeno
se secreta por la membrana tubular hacia la luz tubular,
donde se combina con el amoníaco para formar NH4+ que
luego se excreta unido conjuntamente con el CL-.
NH3
NH3
CL-
NH4+ +
CL-
Trastornos acido básicos
Los trastornos acido básicos respiratorios se inician con un
aumento o una disminución de la presión parcial de dióxido
de carbono, mientras que los metabólicos comienzan con
un aumento o una disminución del bicarbonato o reserva
alcalina.
Regulación respiratoria de la acidosis metabólica.
En la acidosis metabólica, la causa primaria es una
disminución del bicarbonato por lo que el equilibrio de la
reacción se desplaza hacia la derecha aumentando los
hidrogeniones y por tanto el bióxido de carbono disminuye,
siendo entonces los hidrogeniones los que estimulan el
centro respiratorio y éste incrementa la profundidad de la
ventilación y la frecuencia respiratoria, aumentando la
eliminación de bióxido de carbono lo que equivale a
disminuir la cantidad de hidrogeniones. De esta forma, el
sistema aumenta el pH tratando de llevarlo a su valor
normal. Así una acidosis metabólica se compensa con una
alcalosis respiratoria.
Regulación respiratoria de la acidosis metabólica
HCO3CO2 + H2O
H2CO3
H+
Profundidad y
frecuencia de
la ventilación
CO2
H+
Centro
Respiratorio
Regulación respiratoria de la alcalosis metabólica.
En una alcalosis metabólica la causa primaria es un
aumento en la concentración de bicarbonato por lo que la
reacción se desplaza hacia la izquierda, disminuyendo la
concentración de hidrogeniones y aumentando la
concentración de bióxido de carbono, pero este aumento
del bióxido de carbono es en una proporción menor que la
disminución de los hidrogeniones. Ésta última produce
una depresión del centro respiratorio el cual disminuye la
profundidad y frecuencia de la ventilación con lo que
aumentan el bióxido de carbono y los hidrogeniones.
Regulación respiratoria de la alcalosis metabólica
HCO3CO2 + H2O
H2CO3
H+
Profundidad y
frecuencia de
la ventilación
CO2
H+
Centro
Respiratorio
Regulación renal en el caso de una acidosis
Se exacerban estos procesos y al no existir bicarbonato
suficiente en los líquidos tubulares para titular los
hidrogeniones, estos se eliminan con la orina, o sea repone
el bicarbonato que ha sido consumido y permite la
excreción de hidrogeniones en la orina.
Regulación renal en el caso de una alcalosis
Al no secretarse hidrogeniones suficientes para titular el
bicarbonato tubular, este se elimina con la orina.
COMPENSACIONES
Alteraciones
metabólicas
Alteraciones
respiratorias
Compensación
respiratoria
Compensación
renal
> o < retención
de CO2
> o < excreción
ácidos y bases fijos
pH arterial
Menor de 7.4
Mayor de 7.4
Acidosis
Alcalosis
Respiratoria
p CO2 mayor
de 40 mm de Hg
Compensación
renal,
reabsorción de
HCO3-
HCO3- mayor
de 24 mEq/l
Metabólica
HCO3- menor de
24 mEq/l
Respiratoria
p CO2 menor de
40 mm de Hg
Metabólica
HCO3- mayor
de 24 mEq/l
Compensación
respiratoria,
estimulación del
centro
respiratorio
Compensación
renal, aumento
de la excreción
de HCO3-
Compensación
respiratoria, no
se estimula el
centro
respiratorio
pCO2 menor de
40 mm de Hg
HCO3- menor de
24 mEq/l
pCO2 mayor de
40 mm de Hg
TRASTORNOS PRIMARIOS DEL EQUILIBRIO ÁCIDO BÁSICO
Se presenta un resumen de las características de los
trastornos del equilibrio ácido básico. El acontecimiento
primario se indica con las flechas representadas en rojo, a
partir de los cuales deben analizar el comportamiento de
los restantes parámetros. Pueden apreciar además que los
trastornos acido básicos respiratorios se inician con un
aumento o una disminución de la presión parcial de dióxido
de carbono, mientras que los metabólicos comienzan con
un aumento o una disminución del bicarbonato o reserva
alcalina
TRASTORNOS PRIMARIOS DEL EQUILIBRIO ÁCIDO BÁSICO
Normal
Acidosis
respiratoria
Alcalosis
respiratoria
Acidosis
metabólica
Alcalosis
metabólica
pH
H+
PCO2
HCO3-
7.4
40 nEq/L
40 mm Hg
24 mEq/L
1. [GUYTON A. C HALL J.E. Tratado de Fisiología Médica.
Interamericana, Madrid , 9na edición:2000
2. [Inorganic Chemistry (2nd edición). Prentice Hall. 1991.
ISBN0134656598. Capítulo 6: Acid-Base and DonorAcceptor Chemistry ]
3. [The Proton in Chemistry (2ª edición). Chapman & Hall.
1973. Incluye la discusión de muchos ácidos orgánicos
de Brønsted].
4. [Inorganic Chemistry (3rd edición). Oxford University
Press. 1999. ISBN 0198503318. Capítulo 5: Acids and
Bases ]
5. [Inorganic Chemistry (3rd edición). Prentice Hall. 2008.
ISBN 0131755536. Capítulo 6: Acids, Bases and Ions in
Aqueous Solution]
Pregunta Nº I:
Un individuo se encuentra hipo ventilado por causas atribuibles al
sistema respiratorio, al llegar al cuerpo de guardia, se le realiza una
gasometría con determinación del pH arterial y la misma arroja los
siguientes valores:
pH:7.25
pCO2:60 tor
HCO3- plasmático arterial: 28 mEq / ℓ
1-Mencione que alteración del equilibrio acido-básico presentará el
paciente.
2-Explique teniendo en cuenta las compensaciones químicas y renal
como varían:
• El pH en la orina
• El HCO3- en sangre
• El HCO3- en orina.
• El PO4H2Na en orina
• La secreción de hidrogeniones.
3-Cuales pueden ser las posibles causas de dicha alteración.
Pregunta Nº II
Un individuo presenta una Diabetes Mellitus desde hace 10 años para lo
cual lleva tratamiento con hipoglicemiantes orales. En un viaje de
paseo olvida las tabletas y sufre una descompensación de la
diabetes que lo lleva a ingresar al hospital. Al realizarle una
gasometría y otros exámenes se encuentran los valores siguientes:
Glicemia 10.2 mmol/ ℓ Benedict: rojo ladrillo
Imbert: positivo.
Ph: 6.94
HCO3-: 5 mEq / ℓ
pCO2: 23 tor.
a) Mencione que alteración del equilibrio ácido básico presentan el
paciente.
b) Explique teniendo en cuenta la compensación química, respiratoria y
renal como varían:
• El pH en la orina
• La excreción de HCO3- en la orina.
• La excreción de PO4H2Na en la orina
• La excreción de NH4+ en la orina
• La ventilación pulmonar
Pregunta Nº III
Una residencia de tres semanas a 3 000 metros de altura determina en
un individuo un pH de 7.46, una pCO2 de 26 tor y una
concentración del HCO3- plasmático de 18.7 meq/ ℓ
1.Mencione que alteración del equilibrio acido básico tendrá el
paciente
•
•
•
•
2.Teniendo en cuenta la compensación renal explique como
varían:
El pH urinario
El HCO 3- en la orina
El PO4H2Na en la orina
El NH4+ en la orina.
Pregunta Nº IV:
Un individuo llega al cuerpo de guardia con vómitos de contenido
gástrico, los cuales han sido abundantes en las últimas horas. Al
realizarle una hemogasometría se recogen los resultados siguientes:
pH: 7.54
HCO3- sanguíneo: 49.8 meq/ ℓ
pCO2 sanguíneo: 58 tor
1.Mencione que alteraciones del equilibrio acido básico presentará el
paciente.
2.Explique teniendo en cuenta la compensación química respiratoria y
renal como varían:
• El pH en la orina.
• El HCO3- en sangre.
• La excreción de HCO3- en orina
• La excreción de PO4H2Na en orina
• La ventilación pulmonar.
Pregunta Nº V.
Paciente diabético descompensado que presenta una enfermedad
pulmonar obstructiva crónica al realizarle una gasometría esta muestra
los valores siguientes:
pH: 7.15
HCO3-: plasmático 17 meq/ ℓ
pCO2: 50 tor
a) Mencione que alteración del equilibrio ácido básico presentará el
paciente.