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Dr. Pablo Alvarez ETAS 1 FISIOLOGÍA RENAL Los riñones son imprescindibles para regular la composición y el volumen del medio líquido extracelular. Mantienen un medio interno relativamente estable eliminando en la orina cantidades apropiadas de sustancias que incluyen productos metabólicos de de- secho y productos extraños al organismo. También se eliminan compuestos útiles para el organismo, pero que se encuentran en exceso, ya sea por su ingestión en la dieta o por producción metabólica. Los riñones llevan a cabo una gran variedad de funciones vitales: 01. Regulan la presión osmótica del medio extracelular (osmolalidad), eliminando orina concentrada o diluida. 02. Regulan la concentración plasmática de numerosos iones, incluyendo Na, K, Ca, Mg, Cl, HCO3-, fosfato y sulfato. Algunas de estas regulaciones esta dada por hormonas. 03. Intervienen en la regulación del equilibrio ácido-base. Este proceso es llevado acabo conjuntamente con buffers plasmáticos y el aparato respiratorio. 04. Regulan el volumen de líquido extracelular controlando la excreción de sodio y agua, llevado a cabo conjuntamente por centros hipotalámicos. 05. Intervienen en la regulación de la presión arterial. Esto se realiza a través de hormonas que actúan sobre los túbulos renales y arteriolas del glomérulo, generando aumento o disminución del sodio y agua corporal, incrementando o disminuyendo la filtración glomerular y por consiguiente el volumen de orina excretado. 06. Eliminan productos metabólicos de desecho, incluyendo la urea, el ácido úrico y la creatinina. 07. Eliminan numerosos fármacos (como la penicilina) y compuestos extraños o tóxicos. 08. Produce hormonas: la renina es producida por el aparato yuxtaglomerular y promueve la formación de angiotensina. La eritropoyetina es sintetizada por las células intersticiales de la corteza renal y estimula la producción de glóbulos rojos ante la disminución de los niveles de oxígeno (hipoxia). En el riñón se metaboliza la vitamina D a su forma activa (1,25 dihidrocolecalciferol), que participa en la regulación del calcio y fosfato. Se sintetizan sustancias que afectan el flujo sanguíneo renal y la excreción de sodio, como prostaglandinas y tromboxano A2 y calicreína. 09. Degradan hormonas polipeptídicas como la insulina, el glucagón y la parathormona. 10. Sintetizan amonio, de enorme importancia para la regulación del equilibrio ácido-base. 11. Durante el ayuno prolongado sintetiza glucosa (gluconeogénesis). ANATOMÍA FUNCIONAL RENAL El riñón se divide en corteza y médula Los riñones son órganos retroperitoneales, que poseen una cara anterior y otra posterior, miden 10 cm de altura, 5 cm de ancho y 2,5 cm de grosor; pesan 150g c/1, se ubican a cada lado de la columna vertebral, Dr. Pablo Alvarez ETAS 2 entre las vértebras D12-L1. En una sección longitudinal de un riñón se distinguen dos regiones: la más externa o corteza y la más interna, denominada médula. Todos los conductos contorneados, los conductos colectores corticales y los glomérulos se localizan en la corteza. El riñón humano es multilobulado, distinguiéndose de 8 a 10 lóbulos. Cada lóbulo está formado por una pirámide de tejido medular rodeada de tejido cortical. La punta de la pirámide medular forma una papila renal. Cada papila renal drena la orina en un cáliz menor. Varios cálices menores se unen para formar un cáliz mayor. Los cálices mayores se reúnen formando la pelvis renal, donde se colecta la orina. La orina de la pelvis renal es impulsada por movimientos peristálticos a través de los uréteres hasta la vejiga urinaria, donde se almacena hasta su vaciamiento. En la zona medial de cada riñón hay una concavidad denominada hilio, donde el uréter, los vasos sanguíneos, nervios y vasos linfáticos entran o salen del riñón. La nefrona es la unidad anatómica y funcional básica del riñón Cada riñón humano posee alrededor de un millón de nefronas. En cada nefrona se distinguen un corpúsculo renal y un túbulo renal. El corpúsculo renal está formado por un manojo de capilares, el glomérulo, rodeado por la cápsula de Bowman. La por- ción del túbulo renal más próxima al glomérulo es el túbulo proximal, que se subdivide en túbulo contorneado proximal y túbulo recto proximal, este último se dirige hacia la médula renal. El asa Henle está for- mada por el túbulo recto proximal, la rama descendente delgada y rama ascendente gruesa. El siguiente segmento del túbulo Dr. Pablo Alvarez ETAS 3 renal es el túbulo contorneado distal, conectado con el sistema de conductos colectores mediante los túbulos conectores. Varias nefronas drenan en un mismo túbulo colector cortical, que se continúa con el tubo colector de la médula externa. En la médula interna, los túbulos colectores de la médula interna se unen para formar los grandes túbulos papilares. EVALUACIÓN GLOBAL DE LA FUNCIÓN RENAL En la formación de la orina intervienen tres procesos: la filtración glomerular, la reabsorción tubular y la secreción tubular. La filtración glomerular es la filtración del plasma por el glomérulo. El filtrado atraviesa la cápsula de Bowman y fluye por el túbulo renal. La actividad tubular modifica el volumen y la composición del filtrado. La reabsorción tubular es el movimiento neto de sustancias desde la orina tubular hacia la sangre de los capilares peritubulares. La secreción tubular es el movimiento neto de sustancias hacia la orina tubular. El epitelio tubular, por ejemplo, capta cationes y aniones orgánicos de la sangre peritubular y los adiciona a la orina tubular. Algunas sustancias (como los iones hidrógeno y amonio) son producidas por las células del epitelio tubular y segregadas en la orina tubular. Los términos reabsorción y secreción se refieren al movimiento neto hacia fuera o hacia dentro de la orina tubular, respectivamente. El transporte tubular (reabsorción o secreción) puede ser activo o pasivo. El término excreción hace referencia a la eliminación por orina. En general, la cantidad excretada está determinada por la siguiente expresión: EXCRETADA = - FILTRADA - REABSORBIDA + SECRETADA Dr. Pablo Alvarez ETAS 4 Las pruebas basadas en el concepto de aclaramiento renal se utilizan para evaluar la función renal. Éstas permiten medir la velocidad de filtración glomerular, el flujo sanguíneo renal y la reabsorción o secreción tubulares de sustancias diversas. Algunas de ellas, como la medida de la velocidad de filtración glomerular, se emplean de forma sistemática para evaluar la función renal. El aclaramiento renal de una sustancia es la velocidad a la que se excreta en orina dividida por su concentración plasmática Desde el punto de vista de la función renal es útil, a veces, considerar los riñones órganos que depuran el plasma de sustancias. En efecto, cuando una sustancia es excretada en la orina, un volumen determinado de plasma queda libre de esa sustancia (se depura). El aclaramiento renal de una sustancia determinada puede definirse como el volumen de plasma por minuto que se necesita para excretar la cantidad de sustancia que aparece en orina por minuto. La fórmula para calcular el aclaramiento es: Cx= Ux X V Px donde X es la sustancia en estudio, Cx es el aclaramientorenal de la sustancia X, Ux es la concentración de la sustancia en orina,, Px es la concentración plasmática de la sustancia y V es el volumen de orina producido en la unidad de tiempo. El producto Ux X V es la velocidad de excreción por minuto y tiene las dimensiones de cantidad. por unidad de tiempo (p. ej., mg/min o mEq/día). Para determinar el aclaramiento de una sustancia se miden su concentración en orina y en plasma, y el flujo de orina (volumen de orina/tiempo de toma de orina). Estos valores se sustituyen en la fórmula del acla- ramiento. FILTRACIÓN GLOMERULAR La filtración glomerular es una ultrafiltración del plasma. Este término refleja que la membrana de filtración es un tamiz que filtra las moléculas pequeñas, pero restringe el paso de las macromoléculas (como las proteínas del plasma). La membrana de filtración glomerular tiene tres capas La membrana de filtración glomerular es la barrera que separa la sangre del capilar glomerular del espacio de la cápsula de Bowman y que es atravesada por el filtrado. Está formada por tres capas. La primera el endotelio capilar, se denomina lámina fenestrada porque posee poros (ventanas o fenestras) de unos 50-100 nm de diámetro. Dr. Pablo Alvarez ETAS 5 Estos poros son demasiado grandes para representar un obstáculo al paso de proteínas plasmáticas. La segunda capa es la membrana basal glomerular formada por una red de fibrillas finas embebidas en una matriz de tipo gel. La tercera capa es la capa visceral de la cápsula de Bowman formada por podocitos («células de tipo pie»). Los podocitos son células epiteliales con abundantes prolongaciones o pies que se posan sobre la membrana basal de los capilares. La filtración de macromoléculas depende de su tamaño, forma y carga El tamaño de la molécula afecta notablemente su capacidad de filtración, todas aquéllas con un peso molecular inferior a 10 KD se filtran libremente. La forma afecta la capacidad de filtración de las macromoléculas. Al poseer la membrana cargas negativas, la carga eléctrica también afecta el paso de las macromoléculas. Las cargas negativas repelen electrostáticamente a las macromoléculas con carga negativa y favorecen el paso de las cargadas positivamente por atracción electrostática. La velocidad de filtración glomerular La VFG está determinada por los mismos factores que afectan el intercambio de líquido a través de los capilares en otros lechos vasculares y, por lo tanto, depende del equilibrio entre presiones hidrostáticas y coloidosmóticas que actúan a través de la membrana de filtración glomerular. En el glomérulo, la fuerza principal que empuja el líquido hacia fuera del capilar es la presión hidrostática del capilar glomerular (PcG) que en último término depende del bombeo cardíaco. La presión hidrostática en la cápsula de Bowman (PcB) y la presión coloidosmótica (PCo), ejercida por las proteínas en la sangre de los capilares glomerulares, se oponen a la filtración. TRANSPORTE TUBULAR EN EL TÚBULO PROXIMAL El túbulo proximal es un epitelio muy permeable que permite la reabsorción de grandes cantidades de líquido tubular. Este líquido como se ha mencionado es isosmótico con el plasma y la reabsorción a este nivel es una fracción constante, es el 70% de la filtración glomerular. Si la filtración glomerular aumenta, la reabsorción proximal aumenta en forma proporcional y viceversa. En el túbulo contorneado proximal se reabsorbe la totalidad de la glucosa, los aminoácidos, una pequeña cantidad de proteínas que escapa al filtrado glomerular, además de iones Na+, Cl- y bicarbonato. Y secreta aniones y cationes orgánicos, como PAH (paraaminohipurato, que sirve para la medición del FPR), antibióticos (penicilina), y creatinina, cimetidina, respectivamente. TRANSPORTE TUBULAR DEL ASA DE HENLE Y DEL NEFRÓN DISTAL A diferencia del epitelio del túbulo proximal, en la parte ascendente del asa de Henle y en el túbulo colector la permeabilidad al agua del túbulo está bajo control de la hormona antidiurética de acuerdo al balance acuoso del organismo. El asa de Henle y el nefrón distal están involucrados en el mecanismo de concentración y dilución de la orina. Dr. Pablo Alvarez ETAS 6 La porción descendente del asa de Henle posee gran permeabilidad, el líquido tubular pierde agua y gana CINa, generando concentración del líquido tubular en esta porción. Cuando el líquido tubular hipertónico circula por la rama ascendente, pierde CINa primero pasivamente en la porción delgada y luego en forma activa. En el túbulo contorneado distal continúa la reabsorción de Na+, a este nivel en intercambio con la secreción de K+, por un mecanismo bajo control de la hormona aldosterona. En el túbulo colector en ausencia de la hormona antidiurética se excreta orina diluida. CONCENTRACIÓN Y DILUCIÓN DE LA ORINA Si un sujeto bebe cantidades grandes de líquido elimina también grandes cantidades de orina diluida. Si no bebe y pierde agua por otras vías como el sudor, el volumen de orina disminuye y su concentración aumenta. La regulación de la concentración y dilución de la orina depende de un mecanismo hormonal gobernado por la hormona antidiurética. En ausencia de esta hormona (diabetes insípida) el sujeto elimina grandes cantidades de orina diluida (15 0 más litros por día). En el hipotálamo existen biosensores de la concentración o dilución del plasma, llamados osmoreceptores. Basta una variación de unos cuantos miliosmoles para que sean estimulados. Si la concentración del plasma aumenta provocan la descarga de hormona antidiurética en la neurohipófisis, ésta por la circulación llega a la membrana basal de las células del túbulo colector, provoca un aumento de la permeabilidad en la membrana luminal y el agua fluye a través de la célula hacia el intersticio renal por ósmosis. En cambio si el plasma se diluye la secreción de hormona antidiurética disminuye y la membrana luminal del túbulo colector se vuelve impermeable al agua (al no disponer de canales), excretándose una orina diluida. La hormona antidiurética también posee otros efectos que contribuyen a disminuir la eliminación de orina: provoca contracción de las células del mesangio disminuyendo la permeabilidad a nivel del glomérulo (menos filtrado, menos líquido a eliminar) y disminuyen la circulación medular, con lo cual la disipación de solutos del intersticio disminuye, aumentando la capacidad de concentración del riñón. Diuresis hídrica y osmótica. El diurético fisiológico es el agua. La ingestión de agua diluye el plasma e inhibe la secreción de Dr. Pablo Alvarez ETAS 7 hormona antidiurética, el exceso de agua se excreta por el riñón y el plasma vuelve a alcanzar su concentración normal cerrando así un circuito de retroalimentación negativa. Cuando en el glomérulo se filtran moléculas que no pueden ser reabsorbidas por el túbulo como el manitol, se produce un aumento de la diuresis por el efecto osmótico que producen las mismas impidiendo la reabsorción de agua. En la diabetes se satura la capacidad de reabsor- ción de glucosa y ésta pasa al nefrón distal, donde por ósmosis la glucosa aumenta la diuresis (poliuria de los diabéticos). Cuando se administra un diurético que inhibe lareabsorción de CINa, el exceso de sal que pasa al nefrón distal produce también una diuresis de tipo osmótico. Antidiuresis. La restricción de la ingesta de líquidos concentra el plasma, el aumento de presión osmótica es detectado por los osmorreceptores y se segrega hormona antidiurética que aumenta la reabsorción de agua en el túbulo colector. El volumen de orina disminuye y su concentración aumenta hasta un máximo igual a la osmolaridad de la papila renal (1200 mOsm/ kg). Si se mide la densidad de la orina ésta puede alcanzar un valor de 1.030. La capacidad de concentrar la orina es una prueba que demuestra el buen estado funcional del riñón. Si bien la reabsorción de agua en el túbulo colector es un fenómeno pasivo, ello es posible gracias a la conservación del gradiente osmótico en la papila renal mecanismo que demanda un buen trabajo metabólico de las células tubulares. CONTROL HORMONAL FAVORECE LA DIURESIS 1) GLOMERULO PRESÍNA (secretado por el hígado), aumenta la VFG por vasodilatación de A. Aferente. 2) SISTEMA CALICREINAS-CININAS (sistema parácrino) diurético y vasodilatadora, inhibe a la ECA. 3) PEPTIDO NATRIURETICO ATRIAL, (secretado por el corazón) inhibe la reabsorción de Na+ y genera vasodilatación. FAVORECE LA ANTIDIURESIS 1) SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA- ALDOSTERONA. Este sistema desempeña una función importante en la regulación renal de la homeostasia del sodio. La renina, liberada por las células granulares del aparato yuxtaglomerular, actúa sobre una proteína del plasma (angiotensinógeno o sustrato de renina) escindiendo un decapéptido, la angiotensina I. A su paso por los pulmones, la angiotensina I pierde dos Dr. Pablo Alvarez ETAS 8 aminoácidos, en una reacción catalizada por la enzima de conversión de la angiotensina, y se forma la angiotensina II. La angiotensina II incrementa la reabsorción de sodio por acción directa sobre los sistemas renales que transportan sodio y por su acción hemodinámica vasoconstrictora renal. Por medio de la vasoconstricción aumenta la resistencia vascular renal y disminuye el FSR, lo que reduce la VFG y la presión hidrostática intersticial renal. Ambos cambios reducen la excreción de sodio. También estimula la secreción de aldosterona por la zona glomerular de la corteza suprarrenal. La aldosterona actúa sobre los conductos colectores e incrementa la reabsorción de sodio. Además, la angiotensina II provoca sensación de sed y por lo tanto, influye sobre la ingestión de líquido. Las situaciones de depleción de Na+ o de volumen de agua, como la hemorragia y el aporte reducido de Na+, incrementan la liberación de renina y la formación de angiotensina. Asimismo, la disminución de la presión de perfusión renal aumenta la liberación de renina y la formación de angiotensina. Por ejemplo, la estenosis de la arteria renal incrementa los niveles plasmáticos de renina y angiotensina. 2) SISTEMA ADRENÉRGICO, estimula la reabsorción de Na+ y la secreción de renina, acción vasoconstrictora sobre la Arteriola Aferente. EXCRECIÓN DE Na+ (VN: 135 - 142 mEq/l) El Na+ es el catión más importante del organismo. El balance del Na+ está íntimamente ligado al del agua y depende de la ingesta por los alimentos y la excreción por vía renal. El aumento de excreción de Na+ se denomina natriuresis y la disminución antinatriuresis. La excreción renal presenta como particu- laridad una enorme cantidad filtrada (cerca de 1 kg de ClNa por día) y una pequeñísima fracción excretada (miligramos), el resto, cerca del 99% es reabsorbido en los túbulos por procesos de transporte activo y también pasivo, a lo largo del nefrón. Factores hormonales. Aldosterona. La aldosterona aumenta la reabsorción de Na+ y la secreción de K+ en el túbulo contorneado distal y porción inicial del colector La fracción reabsorbida es un porcentaje pequeño de la cantidad filtrada, pero en el día constituye una cantidad importante. Angiotensina II. La angiotensina II actúa directamente aumentando la reabsorción de Na+ en el túbulo contorneado proximal e indirectamente a través de la secreción de aldosterona en el nefrón distal. También disminuye la circulación medular, lo que contribuye a una mejor reabsorción de Na+ EXCRECIÓN DE K+ (VN: 3.5 - 5 mEq/l) El K+ es reabsorbido en el túbulo proximal y en el asa de Henle y es segregado en el túbulo contorneado distal. La aldosterona estimula la incorporación de K+ a las células estimulando la bomba de Na-K y al aumentar su concentración intracelular, el K+ tiene más facilidad para difundir pasivamente hacia la luz tubular. También favorece la secreción de K+ una mayor concentración de Na+ en el túbulo distal, el cual es reabsorbido y favorece el intercambio con el K+. La concentración plasmática de K+ actúa directamente sobre la secreción de aldosterona en la corteza suprarrenal. MICCIÓN La orina se produce continuamente y es transportada a la pelvis renal. Desde allí por la acción peristáltica de los uréteres se acumula en la vejiga, que tiene la función de un reservorio. Las vías urinarias están inervadas por el parasimpático y simpático, el parasimpático Dr. Pablo Alvarez ETAS 9 estimula la contracción del músculo liso vesical y relaja el esfínter liso, mientras que el simpático tiene acción inhibitoria y contrae el esfínter liso. La vejiga se conecta con el exterior por la uretra existiendo en su comienzo (uretra prostática) un esfínter liso y otro estriado, este último bajo el control de la voluntad. La vejiga puede acumular orina gracias a la plasticidad de su músculo liso, el cual ante un aumento de tensión se relaja. Un volumen de unos 200 ml produce deseo de orinar, pero si la micción no se realiza, el músculo se distiende y la presión intravesical desciende. Con volúmenes mayores de 500 ml se producen contracciones intensas que hacen el deseo de orinar imperioso. Reflejo de la micción. El comienzo de la micción es voluntario y se produce por un aumento de la presión abdominal y una relajación del esfínter estriado. Al fluir la orina por la uretra se produce un estímulo que por vía parasimpática contrae el músculo liso vesical (detrusor) desencadenando el reflejo de la micción hasta el completo vaciamiento de la vejiga (mecanismo de retroalimentación positiva). En el hombre la micción se completa por contracción de los músculos bulbocavernosos, y en la mujer, por la simple acción de la gravedad. COMPARTIMIENTOS LÍQUIDOS DEL ORGANISMO El principal constituyente del organismo es el agua, medio en el cual se desarrollan las complejas reacciones químicas del metabolismo celular. En un sujeto de 70 kilos aproximadamente 40 kilos están formados por agua (57%) de los cuales 25 (37%) se encuentran dentro de las células y 15 (20%) fuera de ellas. Al líquido contenido dentro de los billones de células que forman el organismo se lo llama Dr. Pablo Alvarez ETAS 10 líquido intracelular y está separado del medio líquido que rodea a las células por la membrana celular. El líquido extracelular está formado por el líquido de los espacios intercelulares (líquido intersticial) y el líquido encerrado en el aparato circulatorio (líquido plasmático). El líquido intersticial está separado del plasma por las paredes de los capilaressanguíneos. El plasma constituye el 4,5% del peso corporal, el líquido contenido dentro de los glóbulos rojos corresponde al líquido intracelular. En los niños el porcentaje de líquido corporal es mayor que el de los adultos pudiendo llegar al 75% del peso corporal en el recién nacido, disminuyendo hacia los 10 años de edad a las cifras del adulto. Debido a esta gran proporción de agua, los desequilibrios hídricos tienen gran repercusión en et organismo infantil. Composición. el líquido extracelular difiere en sus constituyentes inorgánicos (elec- trolitos) y orgánicos del líquido intracelular. Esta diferencia está mantenida por la membrana celular en la cual se desarrollan fenómenos de transporte activo y de permeabilidad selectiva para iones y moléculas orgánicas. El principal catión del líquido extracelular es el Na+ mientras que el del líquido intrace- lular es el K+. Los aniones que acompañan al Na+ son el Cl- y el CO3H- mientras que en el interior celular los principales aniones son las proteínas, fosfatos y sulfatos. Las células con- tienen 4 ó 5 veces más proteínas que el plasma, y el líquido intersticial una mínima cantidad. Equilibrio osmolar. El agua se desplaza entre los diversos compartimientos en forma pasiva por ósmosis, de compartimientos con menor a otros con mayor concentración. Si las células se encuentran en una solución de menor presión osmótica (solución hipo- tónica) absorben agua y aumentan de volumen, en el caso de los glóbulos rojos su destrucción produce el fenómeno llamado hemólisis. Si se encuentran en una solución de mayor presión osmótica (solución hipertónica) pierden agua y se colapsan. Una solución que contiene el mismo número de Dr. Pablo Alvarez ETAS 11 partículas por unidad de volumen (isotónica) se encuentra en equilibrio osmótico y la célula no pierde ni gana agua. Balance acuoso. En condiciones de un ambiente templado un sujeto ingiere unos 1,5 litros de agua por día. A esta cantidad se le agrega en el organismo el agua metabólica producida por la combustión de !os alimentos, que es de unos 500 ml por día. La principal pérdida de agua es por vía renal, alrededor de 1,5 litros y en menor cantidad por otras vías. En forma permanente se pierde agua por respiración insensible a través de la piel (0,1 L) y por la respiración (0,6 L) ya que el aire espirado contiene vapor de agua a saturación. Por las heces se pierden unos 0,1 L y por el sudor una cantidad variable que puede llegar a varios litros en climas cálidos. EQUILIBRIO ACIDO – BASE Constantemente los procesos metabólicos de nuestro cuerpo producen y consumen grandes cantidades de iones hidrógeno (H+). De igual manera la concentración [H+] se mantiene constante, manteniéndose entre 35-45 nmol/l (pH 7.45-7.35). QUIMICA: - Ácido: sustancia que puede liberar, o donar H+ - Base: sustancia que puede combinarse o aceptar H+. Un ácido en disolución acuosa se disocia reversiblemente de acuerdo con la ecuación HA ↔ H+ + A-. La especie A- es la base ya que puede combinarse con H+ para formar HA. En otras palabras, la disociación de un ácido produce H+ libres y su base conjugada. El pH está inversamente relacionado con la [H+], cada n° entero en la escala de pH representa un cambio de 10 veces en la acidez. Una solución con un pH de 5 tiene una [H+] 10 veces mayor que otra de pH 6. La estabilidad del pH está protegida por los tampones o amortiguadores químicos. Un tampón de pH es aquel que reduce el cambio en el pH provocado por la adición de ácido o una base. No hay que olvidar que un tampón no evita el cambio de pH. Un tampón químico es la combinación de un ácido débil y su base conjugada. Ej: Ácido débil Base conjugada CO3H2 acido carbónico ↔ CO3H- + H+ bicarbonato Dr. Pablo Alvarez ETAS 12 PRODUCCIÓN Y REGULACIÓN El organismo constantemente genera ácidos que amenazan el valor fisiológico del pH de los líquidos corporales. Podemos distinguir 2 grupos de ácidos, el ácido carbónico (CO3H2) y los demás, ácidos no carbónicos o también denominados no volátiles o ácidos fijos. La diferencia entre estos 2 grupos es que el CO3H2 está en equilibrio con un gas volátil, CO2, que es expulsado del organismo por los pulmones. Por lo tanto la actividad respiratoria determina la concentración de CO3H2 en sangre arterial. Por el contrario los demás ácidos no carbónicos presentes en el organismo son amortiguados en el organismo y excretados por el riñón. Los distintos metabolismos como así también la dieta generan H+ y ácidos. El metabolismo general produce CO2 en los tejidos, al llegar a la sangre reacciona con la sangre y forma CO3H2 que rápidamente se disocia y forma H+ y CO3H-. CO2 + H2O ↔ CO3H2 ↔ H+ + CO3H- Con esta ecuación vemos que no se acumula el CO3H2 (lo que reduciría el pH), porque se genera bicarbonato, para mantener el equilibrio. En los capilares pulmonares la ecuación se produce al revés para liberar CO2. Pero si observamos en los metabolismos de HC y Lípidos cuando se producen incompletamente veremos una producción de ácidos no volátiles; como por ejemplo ante un ejercicio intenso el músculo comienza a trabajar en anaerobiosis por lo que se produce una oxidación incompleta con la formación de ácido láctico, como así también en la Diabetes incontrolada con la formación de cuerpos cetónicos. La principal fuente de H+ es el metabolismo de las proteínas de la dieta, en donde su oxidación genera ácidos fuertes. La homeostasis ácido-base esta continuamente amenazada, ya que hay una ganancia neta de ácido diaria que regular. Los principales agentes amortiguadores son: 1) Los tampones químicos de los líquidos intracelular, extracelular y del hueso representan la primera línea de defensa del pH sanguíneo. Reducen los cambios en el pH pero no pueden eliminar del organismo el exceso de ácido o base. 2) El sistema respiratorio es la segunda línea de defensa del pH sanguíneo. Normalmente, la actividad respiratoria elimina el CO2 tan rápido como se produce. Cargas ácidas adicionales estimulan la actividad respiratoria: se elimina más CO2, lo que disminuye la concentración de CO3H2 en sangre arterial y, por lo tanto, el desplazamiento del pH sanguíneo hacia el otro lado. 3) Los riñones son la tercera línea de defensa del pH sanguíneo y actúan más lentamente que los otros mecanismos amortiguadores. Aunque los tampones químicos pueden secuestrar los H+ y los pulmones cambiar la concentración de CO3H2 sanguíneo, la tarea de eliminar el exceso de H+ recae sobre los riñones. Los H+ son excretados combinándose con los tampones de la orina. ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO ACIDO – BASE Valores Normales pH ………………. 7.35 - 7.45 [H+] ……………… 45-35 nmol/l PCO2 …………… 35-45 mmHg [CO3H2] ……….. 22-26 mEq/l Los trastornos del equilibrio ácido base son aquellos que afectan el balance ácido-base normal y que causa como consecuencia una Dr. Pablo Alvarez ETAS 13 desviación del pH sanguíneo. Existen varios niveles de severidad, algunos de los cuales pueden resultar en la muerte del sujeto A las alteraciones las podemos clasificar de acuerdo a la cantidad de hidrogeniones que se posean: - Acidosis: proceso anormal que tiende a producir academia, o sea un pH menor de 7.35 o una [H+] mayorde 45 nmol/l. - Alcalosis: proceso anormal que tiende a producir alcalemia, o sea un pH mayor de 7.45 o una [H+] menor de 35 nmol/l. Y también las podemos clasificar dependiendo de cual fuese la causa que la provoca: - Respiratoria: variaciones como disminución o aumento de CO2, podemos aseverar que la alteración se encuentra a nivel respiratorio. - Metabólica: variaciones las vamos a notar en la concentración de HCO3-. Existen 4 alteraciones simples del equilibrio Ácido-Base que pueden generar pH sanguíneos anormales. A) Acidosis Respiratoria es un proceso anormal caracterizado por la acumulación de CO2, este aumento produce un desplazamiento hacia la derecha en la siguiente reacción: CO2 + H2O ↔ CO3H2 ↔ H+ + CO3H- Al aumentar las concentraciones de H+ y CO3H- el pH disminuye. Esta alteración se debe por no espirar el CO2 necesario producido metabolitamente. La causa puede ser una alteración en la ventilación alveolar (hipoventilación). Amortiguación: el 95% de la amortiguación química ocurre dentro de las células gracias a las proteínas y fosfatos orgánicos que unen H+ (por ejemplo la Hb dentro de los eritrocitos). Los cambios de la PCO2 y del pH son potentes estímulos para la respuesta respiratoria, que tenderá a aumentar la frecuencia para lavar CO2. A nivel renal se produce una eliminación de H+ y renovación de CO3H- (orina ácida). B) Alcalosis Respiratoria, sería una situación opuesta a la anterior; pero se debe a la perdida excesiva de CO2. Esto disminuye las concentraciones de H+ y CO3H-, aumentando el pH. Esta alteración se puede deber a una hiperventilación, causada por ansiedad, voluntariamente, o por hipoxia debida a anemia grave o grandes alturas. Amortiguación: al igual que la anterior la amortiguación química se produce casi por completo intracelularmente, las proteínas y los fosfatos orgánicos liberan H+. La hiperventilación produjo disminución de la PCO2 y aumento del pH, y estos son suficientes estímulos para inhibir la ventilación. Los riñones eliminan CO3H- en la orina y de esta manera se deshacen de la base, eliminando una orina alcalina. C) Acidosis Metabólica se debe a una ganancia de ácidos (no volátiles) o a una pérdida de CO3H-, dando como resultado una disminución en la concentración de CO3H- y del pH. Si se añade un ácido fuerte al organismo la reacción (CO2 + H2O ↔ CO3H2 ↔ H+ + CO3H-) es desplazada hacia la derecha. Diversas situaciones pueden producir este cuadro, como por ejemplo la insuficiencia renal, diabetes incontrolada, diarrea, etc. Amortiguación: el exceso de ácido es taponado por los líquidos intracelulares, extracelulares y el hueso. El principal tampón extracelular es el CO3H-. El pH y la PCO2 estimulan la acción respiratoria que lava el CO2, y en consecuencia disminuye la concentración de CO3H- y se alcaliniza la sangre. Esta respuesta es rápida desarrollándose en las 1° 12-24 horas. Los riñones responden liberando H+ a la orina, si se corrigiera el trastorno responsable de la acidosis metabólica, los riñones retornarían el pH al valor normal en pocos días. Dr. Pablo Alvarez ETAS 14 D) Alcalosis Metabólica se caracteriza por una ganancia de base fuerte o de CO3H- o por la perdida de ácido (no volátil). La concentración de CO3H- y el pH aumentan, y la compensación respiratoria incrementa la PCO2. Situaciones como la ingestión de antiácidos, la perdida de jugo gástrico por vómito o una pérdida renal excesiva de H+, pueden producir esta alteración. Amortiguación: los tampones químicos limitan el desplazamiento del pH liberando H+. El sistema respiratorio compensa con una hipoventilación, ya que un pH alcalino inhibe la ventilación pulmonar, produciendo un aumento de la PCO2 y de la concentración de CO3H-, reduciendo así el desplazamiento del pH hacia el lado alcalino. La compensación respiratoria no puede corregir por completo la alcalosis respiratoria ya que la hipoventilación produce hipoxia y retención de CO2, factores ambos que estimulan la actividad respiratoria. Los riñones responden disminuyendo la concentración de CO3H- plasmática y aumentando la urinaria. Trastornos mixtos La presencia de sólo uno de los trastornos ya mencionados se conoce como trastorno ácido-base simple. En un trastorno mixto se ven la producción de más de uno de los desequilibrios ácido-base al mismo tiempo. Los trastornos mixtos puede presentarse con una acidosis y alcalosis conjuntamente que se contrarresten parcialmente entre sí, o puede haber dos condiciones diferentes con un efecto sobre el pH en la misma dirección. La frase "acidosis mixta", por ejemplo, se refiere a la acidosis metabólica en asociación con una acidosis respiratoria. Cualquier combinación es posible, salvo la acidosis respiratoria y alcalosis respiratoria concurrentes, ya que una persona no puede respirar demasiado rápido y demasiado lento al mismo tiempo.
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