1 Baynes - Bioquimica Medica - 3 Edición TPDF_2 (1)

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proporcionan elasticidad y resistencia a la presión hidrostática. 
La membrana también contiene laminina, fibronectina y proteo-
glucanos con grupos heparán sulfato cargados negativamente, 
que forman una barrera electrostática para las proteínas filtra-
das desde el plasma.
Los podocitos y las células mesangiales poseen receptores 
para una serie de sustancias vasoactivas como angiotensina II, 
la vasopresina, la bradicinina, el ATP, la endotelina, las prosta-
glandinas, la dopamina, los péptidos natriuréticos y los nucleó-
tidos de adenina.
Las fenestraciones en la capa endotelial y los espacios inter-
pediculares de los podocitos forman un cedazo que filtra agua 
y pequeñas moléculas. La filtración de moléculas de mayor 
tamaño se ve limitada por su tamaño, forma y carga eléctrica. 
Por ejemplo, a pH 7,4 la mayor parte de las proteínas plasmáti-
cas se encuentran cargadas negativamente, y también lo está la 
barrera de filtración; se obstaculiza así la filtración incluso de las 
proteínas más pequeñas como la mioglobina (masa molecular, 
17 kDa) y se evita casi completamente la filtración de la albú-
mina, de mayor tamaño (69 kDa).
La filtración glomerular está dirigida por la presión hidros-
tática en los capilares glomerulares, que es de ∼50 mmHg. La 
presión hidrostática está contrarrestada por la presión oncótica 
del plasma y la presión retrógrada (∼10 mmHg) del filtrado 
en la cápsula glomerular. Los cambios en la filtración glome-
rular alteran la cantidad total de agua y solutos filtrados, pero 
no la composición del filtrado. Una disminución de la tensión 
arterial en la arteriola aferente del glomérulo es detectada por 
el grupo de células conocido como aparato yuxtaglomerular. 
Esto estimula la secreción de renina y activa el sistema renina-
angiotensina.
Filtrado glomerular: formación de la orina
El volumen, composición y osmolaridad del filtrado glomerular 
cambian a medida que fluye a través de los túbulos renales. 
Aproximadamente el 80% del filtrado se reabsorbe en el túbulo 
proximal. El sodio se reabsorbe mediante varios mecanismos: por 
medio de canales iónicos específicos, en intercambio por el ion 
hidrógeno y en cotransporte con la glucosa, aminoácidos, fos-
fato y otros aniones. El movimiento del sodio causa reabsorción 
de agua. La entrada de sodio en las células de los túbulos proxi-
males es pasiva. Esto es posible debido a que la Na+/K+-ATPasa 
mantiene baja la concentración de sodio en el citoplasma de las 
células tubulares.
El líquido que abandona el túbulo proximal es isotónico. La 
diferente permeabilidad de los brazos ascendente y descendente 
del asa de Henle mantiene la hiperosmolaridad de la médula. 
Esto es esencial para la reabsorción eficaz de agua (fig. 23-11). 
El líquido tubular que abandona el asa de Henle es diluido (hipo-
tónico). Se reabsorbe más sodio en el túbulo distal y en el túbulo 
colector por intercambio con potasio o ion hidrógeno. Este pro-
ceso está controlado por la hormona aldosterona (fig. 23-12). 
La reabsorción de agua en el túbulo colector está controlada por 
la vasopresina (v. más adelante).
Na+/K+-ATPasa en el riñón
La actividad de la Na+/K+-ATPasa en el riñón es algunos miles 
de veces más alta que en otros tejidos. En el riñón, su principal 
función es la reabsorción de sodio a través de la catalización 
de la salida de sodio al líquido intersticial. Existe una relación 
estrecha entre la cantidad de Na+/K+-ATPasa y la capacidad de 
reabsorción de sodio de diferentes segmentos de la nefrona. En 
las células tubulares renales, como en todas las células epitelia-
les que reabsorben sodio, la Na+/K+-ATPasa se encuentra en la 
membrana basolateral.
En los seres humanos, el riñón reabsorbe aproximadamente 
18 moles de sodio/día y utiliza ∼6 moles de ATP para este 
proceso. De esta forma, la Na+/K+-ATPasa es un transductor 
de energía que convierte la energía metabólica en gradientes 
iónicos.
Regulación de la actividad 
de la Na+/K+-ATPasa
La Na+/K+-ATPasa está sujeta a regulación tanto a corto plazo 
como a largo plazo por una serie de hormonas, incluyendo la 
aldosterona (v. después). La regulación a corto plazo incluye 
tanto efectos directos sobre las propiedades cinéticas de la 
enzima como su traslocación entre la membrana plasmática 
y los almacenes intracelulares. Los mecanismos reguladores a 
largo plazo afectan a la síntesis o la degradación de la enzima.
Las hormonas peptídicas como la vasopresina y la PTH que 
actúan a través de receptores acoplados a proteínas G también 
pueden afectar a la actividad de la Na+/K+-ATPasa. Las proteí-
nas G activan a la adenil ciclasa, que genera AMPc. El AMPc 
activa la proteína cinasa A (PKA). La PTH, la angiotensina II, la 
noradrenalina y la dopamina también desencadenan la activa-
ción de la fosfolipasa C mediada por proteínas G, lo cual activa 
la proteína cinasa C (PKC). Tanto la PKA como la PKC afectan a 
Fig. 23.10 Barrera del filtrado glomerular. Consta de las células 
endoteliales, la membrana basal y los podocitos. Las células de la 
mácula densa son una parte del aparato yuxtaglomerular: detectan 
la concentración de cloruro en el túbulo distal, y ajustan en conse-
cuencia el diámetro de las arteriolas aferentes, regulando de este 
modo el flujo de sangre por el glomérulo.
314 Homeostasis del agua y los electrolitos
la Na+/K+-ATPasa por fosforilación de la serina de su subunidad 
a (v. fig. 23-5).
Orina
Los riñones excretan de 0,5 l a más de 10 l de orina/día; el volu-
men promedio diario es de 1-2 l. El volumen mínimo necesario 
para eliminar los productos del metabolismo (principalmente 
nitrógeno excretado como urea) es de unos 0,5 l/24 h. La 
osmolaridad del filtrado glomerular es de cerca de 300 mmol/l y 
la osmolaridad de la orina varía de ∼80-1.200 mmol/l. De esta 
forma, la concentración máxima de orina es aproximadamente 
4 veces mayor y para excretar el exceso de agua se puede diluir 
por debajo de la osmolaridad del plasma.
Sólo pequeñas cantidades de aminoácidos (0,7 g/24 h) y 
prácticamente ninguna glucosa se hallan presentes normal-
mente en la orina. Cada sustancia reabsorbida en los túbulos 
renales tiene su propio transporte máximo renal (Tmax). El 
Tmax puede verse sobrepasado cuando la cantidad de sustancia 
filtrada es demasiado elevada para ser procesada o cuando las 
Fig. 23.11 Intercambio y multiplicación de contracorriente en los túbulos renales. El mecanismo de contracorriente es esencial para la 
formación de orina y para la reabsorción de agua en el túbulo distal. En la rama ascendente del asa de Henle, los iones sodio y cloruro son 
bombeados al líquido intersticial. A continuación difunden libremente a la luz de la rama descendente, creando un asa funcional, que perpetúa 
el aumento en osmolaridad del filtrado que alcanza la rama ascendente. Este mecanismo recibe la denominación de multiplicación de contraco-
rriente. Como consecuencia, la osmolaridad de la corteza renal es similar a la del plasma (300 mmol/l), mientras que en la médula podría alcanzar 
1.300 mmol/l. La elevada osmolaridad de la médula más tarde facilita la reabsorción de agua en los túbulos colectores. Este fenómeno se conoce 
como intercambio de contracorriente. La cantidad de agua reabsorbida es controlada por la vasopresina.
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osmolaridad del filtrado glomerular es de cerca de 300 mmol/l y 
la osmolaridad de la orina varía de ∼80-1.200 mmol/l. De esta 
forma, la concentración máxima de orina es aproximadamente 
4 veces mayor y para excretar el exceso de agua se puede diluir 
por debajo de la osmolaridad del plasma.
Sólo pequeñas cantidades de aminoácidos (0,7 g/24 h) y 
prácticamente ninguna glucosa se hallan presentes normal-
mente en la orina. Cada sustancia reabsorbida en los túbulos 
renales tiene su propio transporte máximo renal(Tmax). El 
Tmax puede verse sobrepasado cuando la cantidad de sustancia 
filtrada es demasiado elevada para ser procesada o cuando las 
Una mujer de 37 años de edad con una historia de 12 años de 
diabetes tipo 1 acude a una visita de control a una consulta 
de diabetes. Su control glucémico es malo y la hemoglobina 
glucosilada (HbA1c) es del 8%. La tensión arterial está ligera-
mente elevada, con unos valores de 145/88 mmHg. Una deter-
minación cuantitativa de albúmina en la orina revela una 
concentración de proteínas de 5 mg/mmol de creatinina, lo que 
indica microalbuminuria. Los valores de referencia son:
■ HbA1c: inferior al 7%.
■ Microalbúmina en orina: inferior a 3,5 mg/mmol de 
creatinina.
Comentario. Esta paciente tiene una afección leve de la fun-
ción renal y una tensión arterial elevada como resultado del 
daño renal debido a la diabetes. La presencia de microalbu-
minuria predice una futura nefropatía diabética declarada. La 
tensión arterial debe mantenerse en valores <130/80 mmHg 
preferiblemente con un fármaco inhibidor de la ECA.
LA DIABETES SUELE DAR LUGAR 
A AFECCIÓN DE LA FUNCIÓN 
RENAL 
células tubulares no funcionan apropiadamente. Así, puede 
aparecer aminoaciduria como consecuencia de un trastorno 
de la función tubular o por acumulación de aminoácidos 
como la fenilalanina, la leucina, la isoleucina y la valina en el 
plasma.
El análisis de la orina puede proporcionar una gran 
cantidad de información importante desde el punto de vista 
clínico
El análisis de orina realizado en los laboratorios clínicos 
incluye la determinación de proteínas, glucosa, cuerpos cetó-
nicos, bilirrubina y urobilinógeno e indicios de sangre. La 
determinación de la osmolaridad urinaria valora la capacidad 
concentradora del riñón. La orina también se analiza para 
comprobar la presencia de leucocitos y de diversos cristales 
y depósitos (fig. 23-13). Las investigaciones especializadas 
incluyen el análisis de aminoácidos, hormonas y otros meta-
bolitos en orina.
Normalmente sólo se detectan trazas de proteínas en la 
orina. Éstas aumentan cuando los glomérulos están lesiona-
dos; la presencia de cantidades significativas de proteína en 
orina es un signo importante de nefropatía. Incluso una canti-
dad mínima de albúmina en orina (microalbuminuria) predice 
el desarrollo de nefropatía diabética (v. cap. 21). Las proteínas 
de mayor tamaño aparecen en la orina cuando el daño es más 
extenso: las cadenas ligeras de inmunoglobulina (proteína de 
Bence-Jones) se hallan presentes en la orina en el mieloma 
múltiple (v. cap. 4). En la anemia hemolítica, la orina puede 
contener hemoglobina libre y urobilinógeno. La presencia de 
mioglobina es un marcador de lesión muscular (rabdomiólisis). 
La determinación de glucosa y cuerpos cetónicos en la orina 
es importante en la valoración del control glucémico en los 
pacientes diabéticos (v. cap. 21). Las determinaciones de urobi-
linógeno y bilirrubina en la orina ayudan a valorar la función 
hepática (v. cap. 29).
Fig. 23.12 Reabsorción de sodio en los túbulos renales. Más del 
80% del sodio filtrado es reabsorbido activamente en el túbulo proximal. 
Los iones sodio y cloruro son reabsorbidos además en la rama ascen-
dente del asa de Henle. En el túbulo distal opera un mecanismo dife-
rente, donde la reabsorción de sodio es estimulada por la aldosterona y 
se acopla con la secreción de iones hidrógeno y potasio. La aldosterona 
causa retención de sodio y un aumento de la secreción de potasio.
Fig. 23.13 Análisis de orina. Este análisis se efectúa por medio de 
pruebas secas listas para su empleo; son tiras recubiertas de reac-
tivos inmovilizados en un soporte plástico. Al sumergir la tira en la 
muestra de orina se inicia una reacción que proporciona un pro-
ducto coloreado. La lectura se efectúa frente a una escala de color 
estandarizada.
316 Homeostasis del agua y los electrolitos
VALORACIÓN DE LA FUNCIÓN RENAL
La tasa de filtrado glomerular es la característica más 
importante que describe la función del riñón
El aclaramiento renal es el volumen de plasma (en ml) que el 
riñón depura de una sustancia dada cada minuto. La tasa de fil-
trado glomerular (TFG) es la característica más importante que 
describe la función renal. Podría determinarse la TFG midiendo el 
aclaramiento de una sustancia, como el polisacárido inulina, que 
ni se secreta ni se reabsorbe en los túbulos renales. La cantidad 
de inulina filtrada a partir del plasma (es decir, su concentración 
plasmática, Pin, multiplicada por la TFG) es igual a la cantidad 
recuperada en orina (es decir, su concentración urinaria, Uin, 
multiplicada por la velocidad de la formación de orina, V).
Pin × GFR = Uin × V
A partir de esto, calculamos la TFG:
GFR = Uin × V/Pin
La TFG promedio es de 120 ml/min en los hombres y de 100 ml/min 
en las mujeres. El aclaramiento renal de inulina es igual a la TFG.
La urea y la creatinina séricas son pruebas de primera 
línea en el diagnóstico de la enfermedad renal
Administrar inulina por vía intravenosa cada vez que se desea 
valorar la TFG no resulta práctico. En la práctica clínica, en su 
lugar se emplea el aclaramiento de creatinina. La creatinina 
deriva de la fosfocreatina del músculo esquelético. Su aclara-
miento es similar al de la inulina. Aunque se reabsorbe algo de 
creatinina en los túbulos renales, se ve compensado por una 
secreción tubular equivalente. Para calcular el aclaramiento 
de creatinina se requieren una muestra de sangre y una mues-
tra de orina recogida durante 24 h. Primero se determinan las 
concentraciones de creatinina en el suero y en la orina. La tasa 
de excreción urinaria se calcula dividiendo el volumen de orina 
entre el tiempo de recogida (v. anteriormente). Después se cal-
cula el aclaramiento de creatinina de acuerdo con la fórmula:
Aclaramiento de creatinina = U[creatinina] × V/P[creatinina]
donde
U[creatinina] = concentración de creatinina en orina; 
 V = tasa de formación de orina (ml/min); la tasa de 
formación de la orina se calcula dividiendo el 
volumen de orina de 24 h por el tiempo de reco-
gida (en este caso, 24 x 60 = 1440 min).
La concentración sérica de creatinina es de 20-80 mmol/l 
(0,28-0,90 mg/dl). El aumento en la concentración sérica de 
creatinina refleja la disminución de la TFG: la concentración de 
creatinina en suero se duplica cuando la TFG disminuye el 50%. 
Otra prueba empleada para valorar la función renal es la deter-
minación de la urea en suero. Sin embargo, y dado que la urea 
es un producto final del catabolismo proteico, su concentración 
en plasma depende también de factores como la ingesta dietética 
de proteínas (cap. 22) y de la velocidad de catabolismo hístico.
En la práctica clínica, la urea y la creatinina séricas son prue-
bas de primera línea en el diagnóstico de la insuficiencia renal 
(fig. 23-14). La insuficiencia renal da lugar a una disminución 
del volumen de orina y del aclaramiento de creatinina, y a un 
aumento de la urea y la creatinina séricas. Recientes refinamien-
tos en las pruebas de laboratorio incluyen la estandarización de 
las determinaciones de creatinina mediante métodos empleados 
en laboratorios clínicos que se pueden comparar con el método 
de referencia, que es la espectrometría de masas con dilución de 
isótopos.
Fig. 23.14 Las concentraciones séricas de urea y creatinina son 
marcadores importantes de la función renal. El panel superior 
muestra la conversión de la fosfocreatinina del músculo en creatinina. 
La pérdida del 50% de las nefronas da lugar, aproximadamente, a una 
concentración doble de la creatinina sérica.
El aclaramiento de creatinina cambia con la edad, la superficie 
corporal, el sexo y el grupo étnico. Además, la relación entre la 
TFG y la concentración de creatinina puede ser diferente entre las 
poblaciones sanas y los pacientes con enfermedad renal. 
Actualmente, los valores de la TFG se están afinando mediante 
fórmulas de cálculo que incluyen las concentraciones séricas decreatinina junto con factores como la edad, el sexo y el peso. 
Actualmente no existen indicios de que esta TFG estimada (TFGe) 
identifique el riesgo de disminución de la función renal mejor que 
las determinaciones séricas. Sin embargo, podría ser útil para 
establecer los estadios de la función renal cuando ya ha sido 
diagnosticada.
Los valores de la creatinina en suero tienen que interpretarse 
en el contexto de la historia clínica, la exploración del paciente 
y los resultados de otras pruebas de laboratorio.
TFG ESTIMADA (TFGE) 
Sistema renina-angiotensina 317
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La concentración de cistatina C es otro marcador de la TFG
La cistatina C es una proteína de 122 aminoácidos y 13 kDa que 
pertenece a la familia de los inhibidores de la cisteína proteinasa. 
Es producto de un gen de control estructural que se expresa en 
todas las células nucleadas, y es producida a un ritmo constante. 
Debido a su pequeño tamaño y a su punto isoeléctrico básico, 
la cistatina C se filtra libremente a través del glomérulo. No se 
secreta por los túbulos y aunque se reabsorbe posteriormente, 
es catabolizada y, por tanto, no regresa al plasma. Su concen-
tración se altera con la edad. Otros factores independientes de 
la TFG, como los fenómenos inflamatorios, pueden afectar a la 
concentración de cistatina C.
POTASIO
La monitorización de la concentración de potasio en las 
personas con trastornos de los líquidos y de los electrolitos 
es sumamente importante
La determinación de la concentración de potasio en suero tiene 
una gran relevancia clínica (fig. 23-15). La concentración sérica 
de potasio normal es de 3,5-5 mmol/l. Dado que su concen-
tración intracelular es mucho mayor que la concentración en 
el plasma, un desplazamiento relativamente menor de potasio 
entre el LEC y el LIC puede dar lugar a grandes cambios en su 
concentración sérica. Tanto los valores elevados de potasio como 
los bajos (hiperpotasemia e hipopotasemia, respectivamente) 
pueden suponer un peligro para la vida. Una concentración de 
potasio por debajo de 2,5 mmol/l o por encima de 6,0 mmol/l es 
peligrosa. La monitorización de la concentración de potasio en 
las personas con trastornos de los líquidos y de los electrolitos 
tiene una importancia fundamental. La causa más frecuente de 
hiperpotasemia grave es la insuficiencia renal: en este cuadro, el 
potasio no puede ser excretado de forma adecuada en la orina. 
Por otro lado, el potasio sérico bajo suele deberse a pérdidas 
excesivas, ya sea en la orina o a través del tracto gastrointestinal. 
Los riñones explican más del 90% de la pérdida corporal de pota-
sio. Los cambios de la concentración sérica de potasio también se 
asocian con trastornos del equilibrio ácido-base (v. cap. 24).
SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA
El sistema renina-angiotensina controla la tensión 
arterial y el tono vascular
La renina es producida principalmente en el aparato yuxtaglome-
rular del riñón; se almacena en gránulos secretores y es liberada 
en respuesta a una disminución de la presión de perfusión renal. 
La renina es una proteasa que emplea el angiotensinógeno como 
su sustrato. El angiotensinógeno es una glucoproteína de más 
de 400 aminoácidos, se sintetiza en el hígado y sus diferentes 
formas tienen una estructura y un peso molecular variables. La 
renina escinde la angiotensina I a partir del angiotensinógeno. 
La angiotensina I es un péptido de 10 aminoácidos. Se convierte 
en un sustrato para la peptidil-dipeptidasa A (enzima converti-
dora de la angiotensina; ECA). La ECA elimina dos aminoácidos 
de la angiotensina I, produciendo angiotensina II. Esta reacción 
también puede ser catalizada por enzimas como la quimasa y la 
catepsina. Otra forma de la angiotensina, la angiotensina 1-9, 
está formada por la isoforma de la ECA (ECA2) y posteriormente 
es degradada a angiotensina 1-7. Esta última también se puede 
formar a partir de la angiotensina II por las endopeptidasas. En la 
figura 23-16 se ilustra el sistema renina-angiotensina.
Los receptores de angiotensina son importantes en la 
patogenia de la enfermedad cardiovascular
La angiotensina II contrae el músculo liso vascular, aumentando 
de esta forma la tensión arterial y reduciendo el flujo sanguíneo 
renal y la tasa de filtrado glomerular. También favorece la libera-
ción de aldosterona y la proliferación del músculo liso vascular 
a través de la activación de los receptores AT1 que señalizan 
mediante proteínas G y fosfolipasa C (fig. 23-17). Generalmente, 
la activación del receptor AT1 tiene efectos que favorecen la enfer-
medad cardiovascular: estimulación de fenómenos inflamatorios, 
depósito de matriz extracelular y generación de especies de oxí-
geno reactivas (ROS). También es protrombótica. Estas acciones 
son contrarrestadas por la estimulación del receptor AT2, que da 
lugar a vasodilatación mediante la estimulación de la producción 
de NO, favorece la pérdida de sodio e inhibe la proliferación de 
células musculares lisas vasculares. Las acciones de la angioten-
sina (1-7) que actúa a través del denominado receptor Mas (puede 
unirse además a AT1 y AT2) también parece ser cardioprotector.
Fig. 23.15 Equilibrio de potasio. La concentración plasmática de 
potasio se mantiene en límites reducidos. Tanto las concentraciones 
bajas de potasio (hipopotasemia) como las altas (hiperpotasemia) 
pueden ser peligrosas, ya que el potasio afecta a la contractilidad del 
músculo cardíaco. El panel superior muestra las principales fuentes de 
pérdida de potasio.
318 Homeostasis del agua y los electrolitos
Los fármacos que inhiben la ECA se emplean con frecuencia 
actualmente para el tratamiento de la hipertensión y la insufi-
ciencia cardíaca (v. fig. 23-17 y cuadro en p. 66).
En el riñón se forman cantidades importantes de angioten-
sina II. Las células yuxtaglomerulares contienen ECA, angio-
tensina I y angiotensina II. La angiotensina II se sintetiza 
además en las células glomerulares y tubulares y se segrega 
al interior del líquido tubular y del espacio intersticial. Los 
receptores de la angiotensina II están presentes en las células 
vasculares renales y tubulares: por tanto, la angiotensina II 
producida localmente influye probablemente en la reabsorción 
tubular y el tono vascular renal a través de una acción auto-
crina y paracrina.
Aldosterona
La aldosterona regula la homeostasis del sodio y el 
potasio
La aldosterona es una hormona mineralocorticosteroide fun-
damental en el ser humano que se produce en la corteza 
Fig. 23.16 Sistema renina-angiotensina. La renina convierte el angiotensinógeno en angiotensina I. La angiotensina I se convierte después en 
angiotensina II por la acción de la enzima convertidora de la angiotensina (ECA). También da lugar a otros péptidos de la angiotensina. Las accio-
nes celulares de las angiotensinas están mediadas por los receptores de la angiotensina de tipo 1 (AT1), de tipo 2 (AT2) y Mas que se unen con la 
angiotensina (1-7). El sistema renina-angiotensina es una diana para dos clases principales de fármacos hipotensores: los bloqueadores de la ECA 
(p. ej., ramipril, enalapril) y antagonistas del receptor AT1 (p. ej., losartán). Los bloqueadores de la ECA se emplean además de forma general en 
el tratamiento de la insuficiencia cardíaca. VSMC: células vasculares lisas musculares; SNC: sistema nervioso central. *Receptor de AT1 bloqueado, 
como por ejemplo, losartán. **Receptor de AT2 bloqueado por saralasina. ROS: especies de oxígeno reactivas.
Sistema renina-angiotensina 319
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supra rrenal. Regula el volumen extracelular y el tono vascular y 
controla el transporte de sodio y de potasio. Se une al receptor 
mineralcorticoide del citosol en las células epiteliales, principal-
mente en el tubo colector renal. El receptor se mueve hacia el 
núcleo y se fija a dominios específicosen genes diana, alterando 
la expresión génica.
La aldosterona regula la Na+/K+-ATPasa tanto a corto como 
a largo plazo y también regula transportadores como el inter-
cambiador de Na+/H+ de tipo 3 en el túbulo proximal, el cotrans-
portador de Na+/Cl− en el túbulo distal y el canal de sodio 
epitelial en el tubo colector. El resultado global es un incremento 
de la reabsorción de sodio y un aumento de la secreción de pota-
sio y de ion hidrógeno.
El hiperaldosteronismo es un hallazgo frecuente en la 
hipertensión
El hiperaldosteronismo primario es resultado de una actividad 
suprarrenal anormal y es infrecuente. Puede ser la consecuen-
cia de un tumor suprarrenal único, un adenoma (síndrome de 
Conn). El hiperaldosteronismo secundario es más frecuente y se 
En lugar de determinar las formas activas de péptidos natriuréti-
cos en plasma, es más conveniente determinar los propéptidos 
presentes en plasma en cantidades equimolares con las especies 
activas. De esta forma, proBNP (1-76) alcanza valores más ele-
vados en la insuficiencia cardíaca que el BNP 32. De forma simi-
lar, el proANP (1-98) tiene una vida media más prolongada en el 
plasma que el ANP 1-28 biológicamente activo y por tanto, está 
presente en la circulación a concentraciones más altas.
EMPLEO DIAGNÓSTICO DE LOS 
PROPÉPTIDOS DEL PÉPTIDO 
NATRIURÉTICO CEREBRAL (BNP) 
Fig. 23.17 Mecanismo celular de la vasoconstricción inducida 
por la angiotensina II. El receptor de la angiotensina (AT1) está 
acoplado a las proteínas G. La unión de la angiotensina II lleva a la 
formación mediada por la fosfolipasa C de inositol 1,4,5-trifosfato 
(IP3) y de 1,2-diacilglicerol. Esto moviliza Ca
2+ del retículo sarco-
plásmico (SR) y causa la entrada en la célula del Ca2+ extracelular 
a través de canales de calcio activados. Un aumento en el Ca2+ 
citosólico inicia la respuesta contráctil de las células musculares lisas 
vasculares. El Ca2+ se une posteriormente a la calmodulina (Cal). El 
complejo Ca2+-calmodulina activa la cinasa de las cadenas ligeras 
de la miosina. La cinasa fosforila las cadenas ligeras de la miosina 
y produce tensión muscular. Este efecto termina por la desfosforila-
ción de la miosina (v, también cap. 20). Los antagonistas del recep-
tor de AT1, como losartán, inhiben los efectos vasoconstrictores de 
la angiotensina II y se emplean en el tratamiento de la hipertensión. 
AT1R: receptor AT1 de la angiotensina; DAG: 1,2,diacetilglice-
rol; VSMC: célula muscular lisa vascular, MLCK: miosina cinasa de 
cadena ligera; Cal: calmodulina.
Un hombre de 25 años de edad es ingresado en el hospital 
inconsciente después de un accidente de motocicleta. Muestra 
indicios de shock, con hipotensión y taquicardia, una fractura 
de cráneo y múltiples lesiones en las extremidades. A pesar del 
tratamiento con coloides intravenosos y sangre, presenta una 
oliguria persistente (diuresis, 5-10 ml/h; la oliguria se define 
<20 ml/h). La oliguria debida a necrosis tubular aguda se 
puede diferenciar de la uremia prerrenal mediante la determi-
nación de la osmolaridad de la orina (>500 mOsm/kg en 
la uremia prerrenal y <350 en la insuficiencia renal aguda) y la 
concentración urinaria de sodio (<20 mmol/l en la azotemia 
prerrenal y >40 mmol/l en la insuficiencia renal aguda). El ter-
cer día, su concentración de creatinina en suero asciende hasta 
300 mmol/l (3,9 mg/dl) y su concentración de urea hasta 
22 mmol/l (132 mg/dl). Los valores de referencia son:
■ Creatinina: 20-80 mmol/l (0,23-0,90 mg/dl).
■ Urea: 2,5-6,5 mmol/l (16,2-39 mg/dl).
Comentario. Este hombre joven ha desarrollado una insu-
ficiencia renal aguda debido a necrosis tubular aguda como 
consecuencia de un shock hipovolémico. Posteriormente se 
le somete a hemofiltración de emergencia. La función renal 
empieza a recuperarse después de 2 semanas con un aumento 
inicial del volumen de orina, la denominada «fase de diuresis».
■ Urea mg/dl = mmol/l × 6,02.
■ Creatinina mg/dl = mmol/l × 0,0113.
LA INSUFICIENCIA RENAL AGUDA 
DA LUGAR A UNA CAÍDA BRUSCA 
DE LA PRODUCCIÓN DE ORINA Y 
A VALORES SÉRICOS ELEVADOS 
DE UREA Y CREATININA 
320 Homeostasis del agua y los electrolitos
debe a un aumento de la secreción de renina. Los feocromocito-
mas son tumores secretores de catecolaminas que causan hiper-
tensión en ∼0,1% de los pacientes hipertensos. Es importante 
diagnosticar correctamente el feocromocitoma porque se puede 
extirpar quirúrgicamente (v. cap. 43 y cuadro en p. 588).
Péptidos natriuréticos
Los péptidos natriuréticos son marcadores importantes de 
insuficiencia cardíaca
Una familia de péptidos conocidos como péptidos natriuréticos 
interviene en la regulación del volumen de líquido. Los dos 
péptidos principales son el péptido natriurético atrial (ANP) y 
el péptido natriurético cerebral (BNP). El ANP se sintetiza prin-
cipalmente en la aurícula cardíaca como un propéptido de 126 
aminoácidos (pro-ANP). Después se escinde en un propéptido 
más pequeño de 98 aminoácidos y el ANP, de 28 aminoácidos 
biológicamente activo. El BNP se sintetiza en los ventrículos car-
díacos como un propéptido de 108 aminoácidos y se escinde en 
un propéptido de 76 aminoácidos y el BNP de 32 aminoácidos 
biológicamente activo. El BNP 32 y otro péptido, el CNP (de 23 
aminoácidos de largo), se aislaron a partir de cerebro porcino y 
de ahí el nombre. Todos los péptidos natriuréticos poseen una 
estructura de tipo anillo debido a la presencia de un puente 
disulfuro.
Los péptidos natriuréticos favorecen la excreción de sodio 
y disminuyen la tensión arterial. El ANP y el BNP se segregan 
como respuesta al estiramiento auricular y a la sobrecarga de 
volumen ventricular. Se unen a receptores acoplados a proteínas 
G: los receptores de tipo A están localizados principalmente en 
las células endoteliales y los receptores de tipo B, en el cerebro. 
Existe reactividad cruzada entre diferentes receptores natriuréti-
cos con respecto a estos péptidos. De forma importante, los valo-
res de ANP y BNP están aumentados en la insuficiencia cardíaca 
y por tanto, sus determinaciones se emplean como marcadores 
bioquímicos precoces de este cuadro. Estas determinaciones son 
especialmente útiles para descartar la insuficiencia cardíaca en 
pacientes que presentan síntomas inespecíficos como dificultad 
para respirar.
Vasopresina y acuaporinas
La reabsorción de agua en los tubos colectores del riñón está 
controlada por la hormona vasopresina de la hipófisis posterior, 
que controla la actividad de los canales de agua de la mem-
brana, las acuaporinas.
La vasopresina determina el volumen y la concentración 
finales de la orina
La vasopresina (también llamada hormona antidiurética, ADH) 
controla la reabsorción de agua en los tubos colectores del riñón 
(fig. 23-18). La vasopresina se sintetiza en los núcleos supraóp-
tico y paraventricular del hipotálamo y se transporta a lo largo 
de los axones hasta la hipófisis posterior, donde se almacena 
antes de ser procesada y liberada posteriormente. Se une a un 
receptor localizado en las membranas de las células tubulares en 
los tubos colectores. El receptor se acopla a proteínas G y activa 
la proteína cinasa A (PKA). La PKA fosforila la acuaporina 2 
(AQP2), lo que estimula su traslocación a la membrana celu-
lar, aumentando la reabsorción de agua en el tubo colector. La 
secreción de vasopresina debe inhibirse para permitir la dilución 
de la orina. El fallo en la supresión máxima de la AVP da lugar a 
incapacidad para diluir la orina por debajo de la osmolaridad del 
plasma.
Otras hormonas afectan a la secreción de vasopresina. 
Los glucocorticoides la estimulan de forma primaria a través 
de sus efectos hemodinámicos, que disminuyen la tensión 
Fig. 23.18 La vasopresina regula la reabsorción de agua en el 
tubo colector. La vasopresina controla la acuaporina 2 (AQP2). La 
vasopresina se fija a su receptor (VR) y a través de las proteínas G esti-
mula la producción de AMP cíclico (AMPc), que a su vez activa la pro-
teína cinasa A (PKA).La PKA fosforila la AQP2 citoplasmática e induce 
su traslocación a la membrana celular, aumentando su capacidad para 
transportar agua. La vasopresina también regula la expresión del gen 
de la AQP2.
Un hombre de 65 años de edad con infarto de miocardio ante-
rior previo presenta un incremento de la fatiga, dificultad para 
respirar y edema en los tobillos. La exploración física muestra 
taquicardia leve e incremento de la presión venosa yugular. Un 
ecocardiograma revela que la función del ventrículo izquierdo 
durante la sístole es deficiente. Las determinaciones en suero 
del paciente revelan: sodio, 140 mmol/l; potasio, 3,5 mmol/l; 
proteínas, 34 (intervalo de referencia, 35-45 g/dl); creatinina, 
80 mmol/l (0,90 mg/dl), y urea, 7,5 mmol/l (45 mg/dl).
Comentario. Este hombre presenta síntomas y signos de insufi-
ciencia cardíaca. La función alterada del corazón da lugar a una 
disminución del flujo sanguíneo a través del riñón, activación del 
sistema renina-angiotensina y estimulación de la secreción de 
aldosterona. La aldosterona causa un incremento de la reabsor-
ción renal de sodio y retención de agua, aumentando de esta 
forma el volumen del líquido extracelular y el edema.
SISTEMA RENINA- 
ANGIOTENSINA-ALDOSTERONA 
E INSUFICIENCIA CARDÍACA 
Sistema renina-angiotensina 321
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arterial. En este sentido, la AVP también es estimulada por la 
nicotina.
Las acuaporinas son proteínas canal de membrana que 
transportan agua
En la figura 23-19 se ilustra el canal de agua de la acuaporina. 
La acuaporina 1 (AQP1) se expresa en las membranas basal y 
basolateral del túbulo proximal y en el asa de Henle descendente 
y no está bajo el control de la vasopresina. También está pre-
sente en los eritrocitos, las células tubulares proximales renales 
y en el endotelio capilar. La AQP2 y la AQP3 están presentes en 
el tubo colector y son reguladas por la vasopresina.
Los defectos de la secreción de vasopresina y las mutaciones 
de los genes que codifican las acuaporinas causan cuadros 
clínicos
La deficiencia de vasopresina provoca una afección conocida 
como diabetes insípida, en la que se pierden grandes cantidades 
de orina diluida. Por otro lado, un traumatismo o una cirugía 
importantes pueden causar una secreción excesiva de vaso-
presina. Se conoce como síndrome de secreción inapropiada de 
hormona antidiurética (SIADH) y lleva a retención de agua.
Las mutaciones del gen del receptor de la vasopresina y 
también en el gen de la AQP2 dan lugar a diferentes tipos de 
la denominada diabetes insípida nefrogénica, una enfermedad 
asociada con la eliminación de grandes cantidades de orina y 
con deshidratación. En la figura 23-20 se resume el control 
renal del agua.
Los diuréticos son fármacos que estimulan la excreción de agua 
y sodio. Los diuréticos tiazídicos, por ejemplo la bendroflua-
zida, disminuyen la reabsorción del sodio en los túbulos dis-
tales bloqueando el cotransporte de sodio y de cloruro. Otros 
diuréticos, como la furosemida, inhiben la reabsorción de sodio 
en la rama ascendente del asa de Henle. La espironolactona, 
diurético ahorrador de potasio, es un inhibidor competitivo de 
la aldosterona: inhibe el intercambio sodio-potasio en los túbu-
los distales y disminuye también la excreción de potasio.
También puede inducirse una diuresis osmótica administrando 
glucoalcohol manitol. El efecto neto del tratamiento con diuré-
ticos es el aumento del volumen de orina y la pérdida de sodio 
y agua. Los diuréticos son importantes en el tratamiento del 
edema asociado con problemas circulatorios como la insuficien-
cia cardíaca, en la que el deterioro de la función cardíaca puede 
llevar a intensa disnea causada por edema pulmonar. También 
son esenciales en el tratamiento de la hipertensión.
LOS DIURÉTICOS SE UTILIZAN 
PARA EL TRATAMIENTO DEL 
EDEMA, LA INSUFICIENCIA 
CARDÍACA Y LA HIPERTENSIÓN 
Fig. 23.19 Canal de agua de la acuaporina. La acuaporina-1 es un 
canal de agua constituido por múltiples subunidades con un glucano 
unido a una de las subunidades (A). Cada uno de los dos monómeros 
tiene dos estructuras repetidas en tándem. Cada una de ellas consta 
de 3 regiones que se extienden sobre la membrana (B) y asas conecto-
ras incluidas en la bicapa membranaria.
Fig. 23.20 Control renal del agua. La permeabilidad de las paredes tubu-
lares al agua difiere a lo largo de la nefrona. Aproximadamente el 80% del 
agua filtrada es reabsorbida en el túbulo proximal, por reabsorción isosmó-
tica. La rama ascendente del asa de Henle es impermeable al agua. En el 
túbulo colector la vasopresina controla la reabsorción de agua a través de 
los canales de agua a través de los canales de agua de acuaporina.
322 Homeostasis del agua y los electrolitos
INTEGRACIÓN DE LA HOMEOSTASIS 
DEL AGUA Y EL SODIO
La aldosterona y la vasopresina juntas controlan el 
manejo del sodio y el agua
Normalmente, a pesar de las variaciones en la ingestión de agua, la 
osmolaridad plasmática se mantiene dentro de unos límites estric-
tos (280-295 mmol/kg). La vasopresina contribuye al control de la 
osmolaridad plasmática mediante la regulación del metabolismo 
del agua. Responde tanto a señales osmóticas como de volumen. 
Por un lado, su secreción y la sed son estimuladas por señales 
procedentes de los osmorreceptores que responden a incrementos 
muy pequeños (aproximadamente del 1%) de la osmolaridad del 
plasma. Por otro lado, la liberación de vasopresina es estimulada 
por una disminución (superior al 10%) del volumen circulante.
El exceso de agua aumenta el volumen del plasma, el flujo 
sanguíneo renal y la TFG
Cuando hay un exceso de agua, la producción de renina se inhibe. 
La concentración baja de aldosterona permite la pérdida urina-
ria de sodio. El exceso de agua «diluye» el plasma, por lo que la 
osmolaridad plasmática disminuye. El descenso de la osmolaridad, 
detectado por los osmorreceptores hipotalámicos, inhibe la sed y la 
secreción de vasopresina. La supresión de la vasopresina da lugar 
a la pérdida urinaria de agua. De esta forma, la respuesta global al 
exceso de agua es el aumento de la excreción de sodio y agua.
La deficiencia de agua (deshidratación) disminuye el 
volumen plasmático, el flujo sanguíneo renal y la TFG
Cuando existe deshidratación, la disminución del flujo sanguí-
neo renal estimula el sistema renina-angiotensina-aldosterona. 
Fig. 23.21 Relaciones entre el metabolismo del agua y del sodio. 
El metabolismo del agua y del sodio se hallan estrechamente interrela-
cionados. Un aumento en la osmolaridad del LEC estimula la secreción 
de vasopresina y da lugar a un incremento de la reabsorción renal de 
agua. Esto «diluye» el LEC y la osmolaidad disminuye. Esta respuesta se 
ve reforzada por la estimulación de la sed. Una disminución del volumen 
plasmático también estimula la retención de agua por la estimulación 
de los receptores sensibles a la presión (barorreceptores) en el aparato 
yuxtaglomerular del riñón. *La osmolaridad disminuye si el grado de 
retención de agua es relativamente mayor que el de la retención de sodio.
Un hombre de 80 años de edad es ingresado en el hospital 
después de un accidente cerebrovascular agudo que le ha 
hecho permanecer tumbado en el suelo de su casa durante 
un período prolongado. Presenta una mala turgencia hística, 
boca seca, taquicardia e hipotensión. Las determinaciones 
séricas revelan: sodio, 150 mmol/l; potasio, 5,2 mmol/l; bicar-
bonato, 35 mmol/l; creatinina, 110 mmol/l (1,13 mg/dl), y urea, 
19 mmol/l (90,3 mg/dl).
Los intervalos de referencia son:
■ Sodio: 135-145 mmol/l.
■ Potasio: 3,5-5,0 mmol/l.
■ Bicarbonato: 20-25 mmol/l.
■ Creatinina: 20-80 mmol/l (0,28-0,90 mg/dl).
■ Urea: 2,5-6,5 mmol/l (16,2-39 mg/dl).
Comentario. El paciente muestra deshidratación, indicada por 
los valores elevados de sodio y urea. Se le trata con líquidos 
intravenosos, predominantemente bajo la forma del 5% de 
dextrosa para reemplazarla deficiencia hídrica.
UNA INGESTA DE 
LÍQUIDOS ESCASA LLEVA A 
DESHIDRATACIÓN 
La hipertensión es un aumento inadecuado de la tensión arterial. 
El nivel deseable de la tensión sistólica es inferior a 140 mmHg y 
de la tensión diastólica, de 90 mmHg (los valores óptimos son 
todavía más bajos, inferiores a 120/80 mmHg). Según la 
Organización Mundial de la Salud, hasta el 20% de la población 
de los países desarrollados pueden sufrir esta afección. La hiper-
tensión arterial se ha clasificado como hipertensión arterial «esen-
cial» (primaria) o «secundaria». Aún no se ha identificado una 
causa de la hipertensión esencial, aunque se sabe que está rela-
cionada con múltiples factores genéticos y ambientales, como 
componentes nerviosos, endocrinos y metabólicos. Una dieta rica 
en sodio es un factor conocido de aparición de hipertensión.
La hipertensión se asocia con el aumento del riesgo de acci-
dente cerebrovascular y de infarto de miocardio. Es además la 
causa de 1 de cada 8 muertes en todo el mundo. En el trata-
miento actual de la hipertensión se emplean una serie de fárma-
cos. Entre éstos figuran los diuréticos, como la bendrofluazida, 
los fármacos bloqueantes de los adrenorreceptores, los inhibido-
res de la enzima convertidora de la angiotensina y los antagonis-
tas de los receptores de angiotensina AT1 (v. cuadros de p. 323 
y p. 66; el feocromocitoma se describe en la p. 588).
LA HIPERTENSIÓN ARTERIAL ES 
UNA ENFERMEDAD FRECUENTE 
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Lecturas recomendadas
La aldosterona inhibe la excreción urinaria de sodio. Además, 
debido a la pérdida de agua, la osmolaridad plasmática aumenta. 
Esto estimula la secreción de vasopresina, con la consiguiente 
disminución del volumen de orina. De esta forma, la respuesta a 
la deficiencia de agua es la retención de sodio y agua (fig. 23-21).
La concentración sérica de sodio es un marcador de los 
trastornos de los líquidos y los electrolitos
Las alteraciones del agua y los electrolitos se deben a un desequili-
brio entre la ingesta de líquidos y electrolitos y sus pérdidas y del 
movimiento del agua y los electrolitos entre los compartimentos cor-
porales. Una disminución de la concentración de sodio (hiponatre-
mia) suele indicar que el líquido extracelular está «diluido» (existe un 
exceso de agua), mientras que un incremento de la concentración de 
sodio significa que el líquido extracelular está «concentrado» (se ha 
perdido agua). La hiponatremia también puede ser consecuencia de 
la pérdida de sodio, aunque esto es infrecuente.
La valoración del estado hidroelectrolítico es una parte 
importante de la práctica clínica
La valoración del equilibrio hidroelectrolítico es una parte 
importante de la exploración clínica. Además de la explora-
ción física y de la historia médica, se requieren las siguientes 
determinaciones:
■ Concentraciones séricas de electrolitos: el perfil solicitado 
habitualmente por el médico incluye las concentraciones de 
sodio, potasio, cloruro y bicarbonato.
■ Urea (BUN) y creatinina séricas.
■ Volumen de orina, osmolaridad y concentración de sodio.
■ Osmolaridad sérica.
Los pacientes que presentan alteraciones del equilibrio del agua 
y los electrolitos o que están en peligro de presentarlas necesitan 
un registro diario de la ingesta y la pérdida de líquidos (un grá-
fico de líquidos).
Resumen
■ Tanto la deficiencia de agua corporal (deshidratación) como 
su exceso (hidratación excesiva) causan problemas clínicos 
potencialmente graves. Por tanto, la valoración del equilibrio 
hidroelectrolítico es una parte importante de la exploración 
clínica.
■ El equilibrio hídrico corporal se halla estrechamente ligado al 
equilibrio de los iones disueltos (electrolitos), de los que los 
más importantes son el sodio y el potasio.
■ El movimiento de agua entre el LEC y el LIC está controlado 
por gradientes osmóticos.
■ El movimiento de agua entre la luz de un vaso sanguíneo y el 
líquido intersticial está controlado por las presiones osmótica e 
hidrostática.
■ Los principales reguladores del equilibrio hidroelectrolítico son 
la vasopresina (agua) y la aldosterona (sodio y potasio).
■ El sistema renina-angiotensina-aldosterona es el principal 
regulador de la tensión arterial y del tono vascular.
■ Las determinaciones de los péptidos natriuréticos ayudan a 
diagnosticar la insuficiencia cardíaca.
■ Las concentraciones séricas de urea y creatinina son las 
pruebas fundamentales de la valoración de la función renal.
Lecturas recomendadas
Androgue HJ, Madias NE. Mechanisms of disease: sodium and potassium in the 
pathogenesis of hypertension. N Engl J Med 2007;356:1966–1978.
Bekheirnia R, Schrier RW. Pathophysiology of water and sodium retention: 
edematous states with normal kidney function. Curr Opin Pharmacol 
2006;6:202–207.
Chobanian A, Bakris GL, Black HR et al. The Seventh Report of the Joint National 
Committee on Prevention, Detection, Evaluation and Treatment of High Blood 
Pressure. JAMA 2003;289:2560–2572.
Li J, Gobe G. Protein kinase C activation and its role in kidney disease. Nephrology 
2006;11:428–434.
Moro C, Berlan M. Cardiovascular and metabolic effects of natriuretic peptides. 
Fund Clin Pharmacol 2006;20:41–49.
Schrier RW. Body water homeostasis: clinical disorders of urinary dilution and 
concentration. J Am Soc Nephrol 2006;17:1820–1832.
1. Comentar el papel de la Na+/K+-ATPasa en el 
mantenimiento de los gradientes iónicos a través de la 
membrana celular.
2. Explicar la función del sistema renina-angiotensina en el 
mantenimiento de la tensión arterial.
3. Describir los movimientos de agua entre el LEC y el LIC 
que tienen lugar cuando hay privación de agua.
4. ¿Por qué aparece edema cuando hay una baja 
concentración de albúmina en plasma?
APRENDIZAJE ACTIVO
© 2011. Elsevier España, S.L. Reservados todos los derechos
Regulación de la concentración de iones 
hidrógeno (equilibrio ácido-base)
M. H. Dominiczak y M. Szczepanska-Konkel
24.
El metabolismo genera dióxido de carbono en los tejidos y 
esta molécula se disuelve en H2O, formando ácido carbónico, 
que a su vez se disocia liberando iones hidrógeno (protones). 
Además, el metabolismo también genera ácidos fuertes como 
el ácido sulfúrico, y ácidos orgánicos como el ácido úrico, el 
ácido láctico y otros; todos ellos representan una fuente de 
protones en el líquido extracelular. A pesar de ello, la concen-
tración en sangre del ion hidrógeno (o su logaritmo negativo, 
el pH) es sorprendentemente constante: permanece entre 36 y 
46 nmol/l (pH, 7,36-7,46). Los cambios en el pH afectan pro-
fundamente a la ionización de las moléculas proteicas (cap. 2) 
y, en consecuencia, a la actividad de numerosas enzimas. Cabe 
destacar que cambios en el pH, junto con la presión parcial de 
dióxido de carbono (pCO2), alteran la forma de la curva de satu-
ración de la hemoglobina y afectan a la oxigenación hística 
(v. cap. 5). Una disminución en el pH incrementa el tono 
simpático y puede conducir a la aparición de arritmias 
cardíacas.
Los pulmones, los eritrocitos y los riñones contribuyen a 
mantener el equilibrio ácido-base
Para mantener el equilibrio ácido-base son necesarios los pulmo-
nes, los eritrocitos y los riñones (fig. 24-1). Los pulmones con-
trolan el intercambio de dióxido de carbono y de oxígeno entre 
la sangre y la atmósfera exterior; los eritrocitos transportan 
gases entre los pulmones y los tejidos, y los riñones controlan 
la concentración de bicarbonato en el plasma, y la síntesis y la 
excreción del ion hidrógeno.
Clínicamente, es importante una buena comprensión del 
equilibrio ácido-base en numerosas subespecialidades de la 
medicina y la cirugía, y muy especialmente en la medicina de 
cuidados intensivos.
SISTEMAS TAMPÓN 
DEL ORGANISMO
Tanto la producción metabólica de CO2 como el metabolismo de 
aminoácidos sulfurados y de compuestos fosforados generan can-
tidades sustanciales de ácidosorgánicos e inorgánicos. El meta-
bolismo también genera ácido láctico y cetoácidos (acetoacetato 
Tras leer este capítulo, el lector debe ser capaz de:
■ Explicar la naturaleza del tampón bicarbonato.
■ Describir el intercambio de gases que tiene lugar en los 
pulmones.
■ Describir los componentes respiratorio y metabólico del 
equilibrio ácido-base.
■ Definir y clasificar la acidosis y la alcalosis.
■ Comentar las diferentes afecciones clínicas asociadas con 
los trastornos del equilibrio ácido-base.
ObjetivOs de aprendizaje
Fig. 24-1 Equilibrio ácido-base. Los pulmones, los riñones y los eri-
trocitos contribuyen a mantener el equilibrio ácido-base. Los pulmones 
controlan el intercambio gaseoso con el aire atmosférico. El dióxido de 
carbono que se genera en los tejidos se transporta en el plasma como 
bicarbonato; la hemoglobina (Hb) del eritrocito contribuye también 
al transporte del CO2. La hemoglobina amortigua el ion hidrógeno 
derivado del ácido carbónico. Los riñones reabsorben el bicarbonato 
filtrado en los túbulos proximales y generan nuevo bicarbonato en los 
túbulos distales, donde hay una secreción neta del ion hidrógeno.
326 Regulación de la concentración de iones hidrógeno (equilibrio ácido-base)326
e hidroxibutirato). La acumulación de ácido láctico es el sello 
distintivo de hipoxia y el exceso de cetoácidos es un signo clínico 
importante en la diabetes (v. cap. 21). Los ácidos derivados de 
fuentes distintas al CO2 se conocen como ácidos no volátiles; por 
definición, no se pueden eliminar a través de los pulmones y deben 
ser excretados a través del riñón. La producción neta de ácidos no 
volátiles es de ∼50 mmol/24 h.
La sangre y los tejidos contienen sistemas tampón que 
reducen al mínimo los cambios en la concentración del ion 
hidrógeno
El principal amortiguador que neutraliza los iones hidrógeno 
liberados de las células es el bicarbonato. La hemoglobina desem-
peña también un cometido importante en la amortiguación 
del hidrógeno generado a partir de la reacción de la anhidrasa 
carbónica (v. más adelante). El ion hidrógeno es neutralizado 
por tampones intracelulares, principalmente proteínas y fosfatos 
(v. tabla 24-1 y cap. 2).
Tampón bicarbonato
El tampón bicarbonato es singular porque permanece en equi-
librio con el aire atmosférico, creando un sistema abierto con 
una capacidad muchas veces superior a la de cualquiera de 
los sistemas de amortiguación «cerrados». El dióxido de car-
bono producido en el metabolismo se difunde a través de las 
membranas celulares y se disuelve en el plasma. El coefi-
ciente de solubilidad del CO2 en el plasma es de 0,23 si la 
pCO2 se mide en kPa (o de 0,03 si la pCO2 se mide en mmHg; 
1 kPa = 7,5 mmHg o 1 mmHg = 0,133 kPa). Así, a una pCO2 
normal de 5,3 kPa (40 mmHg) la concentración de CO2 disuelto 
(dCO2) es:
dCO2 (mmol/l) = 5,3 kPa × 0,23 = 1,2 mmol/l
El CO2 se equilibra con el H2CO3 en el plasma mediante una reac-
ción lenta, no enzimática. Normalmente, la concentración plas-
mática de H2CO3 es muy baja, de alrededor de 0,0017 mmol/l. 
Sin embargo, dado el equilibrio entre el H2CO3 y el CO2 disuelto 
(teóricamente todo el CO2 disuelto finalmente acabaría convir-
tiéndose en H2CO3), este componente del tampón bicarbonato es 
igual a la suma del H2CO3 y del CO2 disuelto (en la práctica casi 
equivale al CO2 disuelto).
La ecuación fundamental que describe el comportamiento del 
tampón bicarbonato es la ecuación de Henderson-Hasselbalch 
(v. cap. 2). Dicha ecuación expresa la relación entre el pH y los 
componentes del tampón bicarbonato:
pH = pK + log[bicarbonato]/pCO2 × 0,23
Esto demuestra que el pH plasmático está determinado por el 
cociente entre las concentraciones del bicarbonato en plasma 
(el componente «básico» del tampón) y el CO2 disuelto (el com-
ponente «ácido»). Normalmente, a una concentración plasmá-
tica equivalente a una pCO2 de 5,3 kPa (dCO2 concentración 
1,2 mmol/l), la concentración de bicarbonato plasmático es 
de ∼24 mmol/l. El pK del tampón de bicarbonato es de 6,1. 
Introduzcamos las concentraciones de los componentes del tam-
pón en la siguiente ecuación:
pH = 6,1 + log(24/1,2) = 7,40
Así, el pH 7,40 (concentración del ion hidrógeno 40 nmol/l) 
es el pH del líquido extracelular correspondiente a una con-
centración de bicarbonato normal y a una presión parcial de 
CO2 normal.
El tampón bicarbonato minimiza los cambios en la concen-
tración del ion hidrógeno cuando se añade a la sangre ácido 
o álcali. Cuando se añade un ácido (H+), éste reacciona con el 
Tanto los pulmones como los riñones participan en el mante-
nimiento del pH sanguíneo. Se les ha denominado los com-
ponentes respiratorio y metabólico del equilibrio ácido-base, 
respectivamente. Ambos se encuentran estrechamente inte-
rrelacionados. Cuando el principal trastorno es respiratorio y 
ocasiona la acumulación de CO2, tiene lugar un aumento 
compensador en la reabsorción de bicarbonato por el riñón. 
Por el contrario, una disminución en la pCO2 reduce la reab-
sorción de bicarbonato. Cuando el problema es metabólico, 
una disminución en la concentración de bicarbonato (y la dis-
minución resultante en el pH) estimulan el centro respiratorio 
para aumentar la frecuencia de la ventilación. El CO2 se eli-
mina y disminuye la pCO2 plasmática. Por ello hiperventilan 
los pacientes con acidosis metabólica. Por otra parte, un 
aumento en la concentración plasmática de bicarbonato (que 
causa un aumento en el pH) causa una disminución de la fre-
cuencia de ventilación y la retención de CO2. Los cambios 
compensatorios siempre ayudan al retorno del pH a la 
normalidad.
LOs COMpOnentes 
respiratOriO Y MetabÓLiCO 
aCtÚan COnjUntaMente 
para Mantener estabLe La 
COnCentraCiÓn de iOnes 
HidrÓGenO (prOtOnes)
Tampones en el cuerpo humano
Tampón Ácido Base 
conjugada
Principal acción 
tampón
Hemoglobina HHb Hb– Eritrocitos
Proteínas HProt Prot– Intracelular
Tampón fosfato H2PO4
– HPO4
2– Intracelular
Bicarbonato CO2 → H2CO3 HCO3
– Extracelular
Tabla 24-1 Principales tampones en el cuerpo humano. Véase el 
capítulo 2 para los principios de la acción tampón.
Sistemas tampón del organismo 327
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bicarbonato; al disociarse, este ácido carbónico libera CO2. 
La pCO2 sanguínea aumenta ligeramente y después el CO2 se 
elimina por los pulmones. El exceso de iones hidrógeno ha sido 
neutralizado.
H+ + HCO3
− ⇌ H2CO3 ⇌ CO2 + H2O
Cuando se añade álcali (OH–), éste reacciona con el ácido carbó-
nico y genera agua. La concentración de bicarbonato en plasma 
aumenta ligeramente.
OH− + H2CO3 ⇌ H2O + HCO3
−
Como consecuencia de una reducción de la concentración de 
H2CO3, la reacción
CO2 + H2O ⇌ H2CO3
procede hacia la derecha, suplementando el H2CO3 utilizado. 
El exceso de OH– se ha neutralizado. La disminución de CO2 se 
compensa posteriormente con la reducción de la velocidad de la 
respiración.
Lo que se acaba de describir ilustra que el denominador en la 
ecuación de Henderson-Hasselbalch (la pCO2) está controlado 
por los pulmones. Esto se denomina «componente respiratorio 
del equilibrio ácido-base». Por otra parte, la concentración plas-
mática de bicarbonato está controlada por los riñones y los eri-
trocitos, y se denomina «componente metabólico del equilibrio 
ácido-base».
Los eritrocitos y las células tubulares renales contienen una 
elevada actividad de una enzima que contiene cinc, la anhidrasa 
carbónica (AC), que convierte el CO2 disuelto en ácido carbó-
nico. El ácido carbónico se disocia generando los iones hidró-
geno y bicarbonato:
CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H
+ + HCO3
−
Así es como las células tubulares renales y los eritrocitos produ-
cen bicarbonato. Los riñones regulan la reabsorción y la síntesis 
de bicarbonato, y los eritrocitos ajustan su concentración como 
respuesta a los cambios en la pCO2.
Tamponamiento intracelular
Los tampones intracelulares son principalmente proteínas 
y fosfatos
Los ioneshidrógeno penetran en las células en intercambio con 
el potasio (ello puede dar lugar a un aumento en la concentra-
ción del potasio en plasma). Por el contrario, la reducción de los 
iones hidrógeno plasmáticos o un exceso de bicarbonato sería 
tamponado por los iones hidrógeno derivados de las células. Los 
iones hidrógeno entrarían en el plasma a cambio del potasio, 
reduciendo la concentración plasmática de potasio.
Así, la acidemia (bajo pH plasmático) puede asociarse con 
hiperpotasemia y alcalemia (pH en sangre elevado) con hipopo-
tasemia (fig. 24-2).
Clasificación de las alteraciones 
ácido-base
El concepto de los componentes respiratorio (CO2) y metabó-
lico (bicarbonato) del equilibrio ácido-base es la base para la 
clasificación de los trastornos clínicos del equilibrio ácido-base 
(fig. 24-3). Éstos se dividen en acidosis y en alcalosis. La acidosis 
es un proceso que lleva a la acumulación de iones hidrógeno 
en el cuerpo. La alcalosis ocasiona una disminución de iones 
hidrógeno en el organismo (acidemia y alcalemia son térmi-
nos que simplemente describen el estado del pH en la sangre; 
así, la acidosis y la alcalosis dan lugar a acidemia y alcalemia, 
respectivamente).
Según la causa primaria, la acidosis o la alcalosis pueden sub-
dividirse, a su vez, en respiratoria o metabólica. Así, hay cuatro 
trastornos principales del equilibrio ácido-base: acidosis respira-
toria, acidosis metabólica, alcalosis respiratoria y alcalosis meta-
Fig. 24-2 Tampones intracelulares: proteínas, fosfatos e intercam-
bio de potasio. Los amortiguadores intracelulares son principalmente 
proteínas y fosfatos. El ion hidrógeno del plasma penetra en las células 
en intercambio por potasio. Por consiguiente, una acumulación del ion 
hidrógeno en el plasma (acidemia) y la posterior entrada de grandes 
cantidades de ion hidrógeno en las células incrementa la concentra-
ción de potasio en el plasma. Por el contrario, una deficiencia del ion 
hidrógeno en el plasma (alcalemia) puede llevar a una baja concen-
tración de potasio en plasma. Prot: proteína.
328 Regulación de la concentración de iones hidrógeno (equilibrio ácido-base)
bólica (fig. 24-4). Sin embargo también existen los trastornos 
mixtos, que se tratan más adelante en este capítulo.
PULMONES: EL RECAMBIO 
GASEOSO
Los pulmones proporcionan el oxígeno necesario para 
el metabolismo hístico y eliminan el CO2 producido por el 
metabolismo
Cada día pasan, aproximadamente, 10.000 l de aire a través de los 
pulmones de una persona cualquiera. Los pulmones se encuen-
tran en la cavidad torácica rodeados por el saco pleural, una del-
gada «bolsa» de tejido que tapiza la caja torácica por una parte y 
se pega a la superficie externa de los pulmones por la otra. Cuando se 
expande la caja torácica durante la inspiración, la presión negativa 
creada en el saco pleural en expansión hincha los pulmones.
Un hombre de 25 años de edad ingresa en el hospital con una 
crisis asmática. El flujo espiratorio máximo es el 75% del 
óptimo. Los valores de gases en sangre son una pO2 de 9,3 kPa 
(70 mmHg) y una pCO2 de 4,0 kPa (30 mmHg), con un pH de 
7,50 (concentración de iones hidrógeno de 42 nmol/l). Se le 
trata con salbutamol nebulizado, un estimulante b2-adrenér-
gico (v. cap. 41) que es un broncodilatador. Se logra que el 
paciente se recupere satisfactoriamente.
Comentario. Los gases en sangre de este hombre muestran 
un ligero grado de alcalosis respiratoria causada por hiperven-
tilación y «expulsión» del CO2. La alcalosis respiratoria causa 
una reducción de las concentraciones séricas de calcio ionizado 
que conducen a irritabilidad neuromuscular. La alteración respi-
ratoria que ocasiona retención de CO2 y acidosis respiratoria es 
característica del asma aguda. En la tabla 24-2 se exponen los 
intervalos de referencia.
La aLCaLOsis respiratOria 
esta CaUsada pOr 
HiperventiLaCiÓn
La denominada «determinación de gases en sangre» es un dato 
de laboratorio de la mayor importancia. En la insuficiencia respi-
ratoria, los resultados de estas pruebas también son esenciales 
para aplicar el tratamiento con oxígeno y respiración asistida.
Las determinaciones se efectúan en una muestra de sangre 
arterial, tomada por lo general de la arteria radial en el ante-
brazo. El término corriente de «gases en sangre» significa las 
determinaciones de la pO2, la pCO2 y el pH (o concentración 
del ion hidrógeno) a partir de las cuales se calcula la concen-
tración del bicarbonato empleando la ecuación de Henderson-
Hasselbalch. También se computan otros índices: la cantidad 
total de amortiguadores en la sangre (denominado base de 
amortiguación) y la diferencia entre la cantidad deseada (nor-
mal) de amortiguadores en la sangre y la cantidad real (exceso 
de base). En la tabla 24-2 se muestran los valores de referencia 
del pH, de la pCO2 y del O2.
MediCiÓn de LOs Gases 
sanGUÍneOs
Fig. 24-3 Componentes del tampón bicarbonato. El pH de la 
sangre es proporcional al cociente entre el bicarbonato en plasma y 
la presión parcial del dióxido de carbono en la sangre (pCO2). El dió-
xido de carbono y el bicarbonato son los componentes del tampón 
bicarbonato. La pCO2 recibe la denominación de «componente respi-
ratorio del equilibrio ácido-base» y el bicarbonato es el «componente 
metabólico».
Fig. 24-4 Trastornos ácido-base. Un aumento primario en la pCO2 o 
una disminución en la concentración plasmática de bicarbonato origina 
acidosis. Una disminución en la pCO2 o un aumento en el bicarbonato 
en plasma lleva a alcalosis. Si el cambio primario es en la pCO2, el tras-
torno recibe la denominación de respiratorio, y si el cambio primario es 
en el bicarbonato en plasma, recibe la denominación de metabólico.
Pulmones: el recambio gaseoso 329
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Las vías aéreas están constituidas por una red de tubos que 
reducen progresivamente su diámetro. Están formadas por la 
tráquea, los bronquios principales y secundarios, hasta los bro-
quiolos de menor tamaño (fig. 24-5). Al final de los bronquíolos 
están los alvéolos pulmonares, que son unas estructuras tapi-
zadas por epitelio y recubiertas por una película de surfactante, 
cuyo principal componente es la dipalmitoilfosfatidilcolina 
(v. cap. 27). El surfactante reduce la tensión superficial de los 
alvéolos. El intercambio de gas tiene lugar en los alvéolos.
La tasa respiratoria (frecuencia y volumen) está controlada 
por el centro respiratorio localizado en el tronco encefálico. 
Tanto la pO2 como la pCO2 afectan a la tasa ventilatoria: el cen-
tro respiratorio tiene quimiorreceptores sensibles a la pCO2 y al 
pH. Bajo circunstancias normales no es la pO2 la que estimula la 
ventilación, sino un incremento en la pCO2 o una disminución 
del pH. Sin embargo, cuando la pO2 cae y se desarrolla hipoxia, 
en este momento empieza el control de la ventilación a través de 
una serie de receptores localizados en los cuerpos carotídeos en el 
arco aórtico. Cuando la pO2 arterial se reduce a menos de 8 kPa 
(60 mmHg), este «estímulo hipóxico» se convierte en el principal 
controlador de la tasa ventilatoria. Las personas que padecen hipo-
xia debido a enfermedad pulmonar crónica dependen del estímulo 
hipóxico para mantener su tasa ventilatoria (v. esquema clínico).
La ventilación y la perfusión pulmonar determinan el 
intercambio gaseoso
La irrigación sanguínea a los alvéolos pulmonares la propor-
cionan las arterias pulmonares que llevan sangre desoxigenada 
desde la periferia a través del ventrículo derecho. Después de 
la oxigenación en los pulmones, la sangre fluye a través de las 
venas pulmonares hasta la aurícula izquierda. En los capilares 
alveolares de los pulmones, la sangre acepta oxígeno que se 
difunde a través de la pared alveolar procedente del aire ins-
pirado; al mismo tiempo el CO2 se difunde desde la sangre a los 
alvéolos (v. fig. 24-5) y es eliminado con el aire espirado.
La tasa de difusión delos gases hacia la sangre y desde ella está 
determinada por la diferencia en las presiones parciales entre el 
aire alveolar y la sangre arterial. La tabla 24-3 muestra las presio-
nes parciales de oxígeno (pO2) y de dióxido de carbono (pCO2) 
en los pulmones. En comparación con el aire atmosférico, la pCO2 en 
el aire alveolar es ligeramente mayor y la pO2, ligeramente menor 
Una mujer de 56 años ingresa en un servicio general con disnea 
progresiva. Ha sido fumadora de 20 cigarrillos diarios durante 
los últimos 25 años y refiere crisis frecuentes de «bronquitis 
invernal». Las determinaciones de gases en sangre revelan una 
pO2 de 6 kPa (45 mmHg), una pCO2 de 8,4 kPa (53 mmHg) y 
un pH de 7,35 (concentración de iones hidrógeno, 51 nmol/l); 
la concentración de bicarbonato es de 35 mmol/l (v. tabla 24-2 
para los intervalos de referencia).
Comentario. Esta paciente padece una exacerbación de la 
enfermedad pulmonar obstructiva crónica y acidosis respiratoria. 
La pCO2 es alta y su ventilación probablemente depende del 
estímulo hipóxico. También se observa un aumento del bicar-
bonato como consecuencia de la compensación metabólica de 
la acidosis respiratoria. Se debe ser cuidadoso al tratar a estos 
pacientes con altas concentraciones de oxígeno, porque una 
pO2 alta puede eliminar el estímulo hipóxico y causar depresión 
respiratoria. Es necesario monitorizar la pO2 y la pCO2 arteriales 
durante la oxigenoterapia. Esta paciente se ha tratado satisfacto-
riamente con oxígeno a una concentración del 28%.
en Las enFerMedades 
pULMOnares CrÓniCas 
se presenta aCidOsis 
respiratOria
Intervalos de referencia para los resultados 
de los gases sanguíneos
 Arterial Venoso
[H+] 36-43 mmol/l 35-45 mmol/l
pH 7,37-7,44 7,35-7,45
pCO2 4,6-6,0 kPa 4,8-6,7 kPa
pO2 10,5-13,5 kPa 4,0-6,7 kPa
Bicarbonato 19-24 mmol/l
Tabla 24-2 Valores de referencia para los gases sanguíneos. Los 
principales valores son el pH, la pCO2 y la pO2; la concentración de 
bicarbonato se calcula a partir de los valores de pH y de la pCO2; un 
pH por debajo de 7,0 o por encima de 7,7 es potencialmente mortal.
Fig. 24-5 Pulmones y regulación de la frecuencia respiratoria por 
la pCO2 y la pO2. La ventilación y la perfusión pulmonares son los 
principales factores que controlan el intercambio gaseoso. La pCO2 
regula la frecuencia ventilatoria por medio de los quimiorreceptores 
centrales en el tronco encefálico. Cuando disminuye la pO2, este con-
trol cambia a los receptores periféricos sensibles a la pO2 situados en 
los cuerpos carotídeos del cayado aórtico.
330 Regulación de la concentración de iones hidrógeno (equilibrio ácido-base)
(esto se debe a la presión del vapor de agua). El dióxido de carbono 
es mucho más soluble en el agua que el oxígeno, y se equilibra con 
la sangre mucho más rápidamente. Por consiguiente, cuando hay 
problemas, lo primero que se observa es una disminución en la 
pO2 de la sangre (hipoxia). Después aumenta la pCO2 (hipercap-
nia), lo que, generalmente, indica una enfermedad más grave.
El otro factor principal determinante del intercambio de gases es 
la tasa del flujo de sangre a través de los pulmones (la tasa de perfu-
sión). Normalmente, la tasa de ventilación alveolar es de ∼4 l/min y 
la perfusión, de 5 l/min (el cociente ventilación/perfusión [Va/Q] es 
de 0,8). En estados patológicos, algunas partes del pulmón pueden 
estar bien perfundidas pero mal ventiladas. Este fenómeno sucede 
cuando se colapsan algunos alvéolos y son incapaces de intercam-
biar gases. Como consecuencia, la pO2 en la sangre disminuye, 
porque no hay difusión de oxígeno desde el aire alveolar. La pre-
sencia de una sangre pobre en oxígeno en la circulación arterial se 
conoce como trastorno de «derivación». Por otra parte, cuando la 
ventilación es adecuada pero la perfusión es mala no puede haber 
intercambio de gases; en estos casos, una parte de los pulmones se 
comporta como si no tuviera alvéolos en absoluto, y forma lo que 
se llama el «espacio muerto fisiológico» (tabla 24-4). A continua-
ción se citan ejemplos de enfermedades relacionadas con una mala 
ventilación, una mala perfusión o una combinación de ambas:
■ Las deformidades de la caja torácica alteran la ventilación al 
limitar el movimiento de los pulmones.
■ Un traumatismo torácico puede reducir la ventilación como 
consecuencia de colapso pulmonar; los alvéolos pueden 
encontrarse destruidos en el enfisema pulmonar; una 
síntesis inadecuada de surfactante lleva al colapso de los 
alvéolos y al síndrome de dificultad respiratoria.
■ El árbol bronquial puede hallarse mecánicamente obstruido 
por objetos inhalados o estrechado por un tumor en 
crecimiento: esto altera la ventilación.
■ En el asma hay constricción de los bronquios.
■ La eficiencia ventilatoria puede reducirse por una alteración 
de la elasticidad del pulmón o por una disfunción de los 
músculos ventilatorios importantes (diafragma y músculos 
intercostales de la pared torácica).
■ La difusión de los gases se ve alterada cuando hay líquido en 
los alvéolos (edema pulmonar).
■ El movimiento pulmonar puede resultar afectado por 
defectos en el control neural.
■ La perfusión pulmonar resulta afectada por problemas 
circulatorios como el shock y la insuficiencia cardíaca.
Control eritrocitario del dióxido
Ya se ha mencionado que el organismo produce CO2 con una 
frecuencia de 200-800 ml/min. El CO2 se disuelve en agua y pro-
duce ácido carbónico, que a su vez se disocia en iones hidrógeno 
y bicarbonato. Así, el CO2 genera grandes cantidades de iones 
hidrógeno:
CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H
+ + HCO3
−
Los eritrocitos transportan CO2 a los pulmones
Ya sabemos que en el plasma la reacción anterior no es enzimá-
tica y que tiene lugar lentamente, generando sólo mínimas can-
tidades de ácido carbónico que permanecen en equilibrio con 
una gran cantidad de CO2 disuelto. La misma reacción en los 
eritrocitos está catalizada por la anhidrasa carbónica, que «fija» 
CO2 como bicarbonato. El ion hidrógeno generado es amorti-
guado por la hemoglobina.
El bicarbonato producido por la anhidrasa carbónica de los 
eritrocitos pasa al plasma intercambiándose con el ion cloruro 
(«intercambio del cloruro») (fig. 24-6). Una porción tan ele-
vada como el 70% de la cantidad de CO2 producida en los teji-
dos se convierte en bicarbonato; aproximadamente el 20% se 
transporta «fijado» a la hemoglobina como grupos carbamino 
(v. cap. 5), mientras que sólo el 10% permanece disuelto en el 
plasma.
En los pulmones, la mayor pO2 facilita la disociación del CO2 
de la hemoglobina. Este efecto se conoce como efecto Haldane. 
La hemoglobina libera su ion hidrógeno, que reacciona con el 
bicarbonato formando ácido carbónico que libera CO2.
Los valores en sangre de la pCO2 y la pO2 se ven afectados por la perfusión y ventilación de los pulmones
 pO2 alveolar pCO2 alveolar pO2 arterial pCO2 arterial Comentario
Mala ventilación, adecuada perfusión Reducción Incremento Reducción Normal Shunt fisiológico
Ventilación adecuada, mala perfusion Incremento Reducción Reducción* Reducción* Espacio muerto 
fisiológico
Tabla 24-4 Presiones parciales sanguíneas de oxígeno y de dióxido de carbono dependiendo de la perfusión pulmonar y de la ventilación.
*Dependiendo del grado de shunt.
Presiones parciales de oxígeno y de dióxido de carbono 
en el aire, en los alvéolos y en la sangre
 Aire seco Alvéolos Arterias 
sistémicas
Tejido 
pO2 21,2 kPa 13,7 kPa 12 kPa 5,3 kPa
pCO2 <0,13 kPa 5,3 kPa 5,3 kPa 6 kPa
Vapor de agua 6,3 kPa
Tabla 24-3 Presiones parciales de oxígeno y de dióxido de carbono 
en el aire atmosférico, los alvéolos pulmonares y la sangre. Los 
gradientes de presión parcial determinan la difusión de gases a través 
de la barrera alveolar/sangre (1 kPa = 7,5 mmHg).
Control renal del bicarbonato 331
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Un hombre de 35 años refiere disnea después de ascender dos 
tramos de escaleras. Su radiografía detórax es normal, al igual 
que la exploración cardíaca y el electrocardiograma; los gases 
en sangre también son normales. Está tomando un antiinfla-
matorio no esteroideo (AINE) debido a una artralgia. El hemo-
grama revela un valor de hemoglobina de 10 g/dl (intervalo de 
referencia para los hombres, 13-18 g/dl) y un bajo volumen 
corpuscular medio, de 72 dl (intervalo de referencia, 80-96 dl). 
La concentración de ferritina es baja, 10 mg/l (intervalo de refe-
rencia, 14-200 mg/l).
Comentario. Este hombre tiene una anemia ferropénica 
crónica. La anemia puede manifestarse con síntomas genera-
les, como astenia o disnea. El paciente tiene una úlcera gás-
trica causada por el AINE, con pérdida de sangre por el tracto 
gastrointestinal.
La aneMia OCasiOna 
CansanCiO Y disnea
CONTROL RENAL DEL BICARBONATO
Los riñones desempeñan un cometido esencial en el control de la 
concentración plasmática de bicarbonato y en la eliminación del 
ion hidrógeno del organismo. Al igual los eritrocitos, las células 
de los túbulos (proximal y distal) renales contienen anhidrasa 
carbónica.
Los túbulos proximales reabsorben bicarbonato
El bicarbonato se reabsorbe en el túbulo proximal, de modo que 
éste se encuentra prácticamente ausente en la orina. Las super-
ficies de las células tubulares renales que miran a la luz tubular 
son impermeables al bicarbonato. El bicarbonato filtrado se 
combina con el ion hidrógeno segregado por las células y forma 
ácido carbónico que se convierte en CO2 por la anhidrasa car-
bónica localizada en la membrana luminal. El CO2 se difunde al 
interior de las células, donde la anhidrasa carbónica intracelular 
lo convierte de nuevo en ácido carbónico y se vuelve a disociar 
en iones hidrógeno y bicarbonato. El bicarbonato es devuelto al 
plasma y el ion hidrógeno es segregado a la luz del túbulo, para 
atrapar una mayor cantidad de bicarbonato filtrado. Obsérvese 
que en este proceso se emplea el ion hidrógeno exclusivamente 
para ayudar a la reabsorción del bicarbonato y no tiene lugar 
una excreción neta del ion hidrógeno (fig. 24-7).
Los túbulos distales generan nuevo bicarbonato y excretan 
hidrógeno
En el túbulo distal tiene lugar la generación de bicarbonato. El 
mecanismo es idéntico al de la reabsorción de bicarbonato, pero 
esta vez hay tanto una pérdida neta de iones hidrógeno del orga-
nismo como una ganancia neta de bicarbonato. El CO2 difunde 
libremente a las células. En el túbulo distal, la anhidrasa carbó-
nica lo convierte en ácido carbónico, que se disocia en ion hidró-
geno y bicarbonato. El bicarbonato es transportado al plasma 
y el ion hidrógeno es segregado a la luz tubular. Sin embargo, 
normalmente no hay bicarbonato en la luz del túbulo distal 
(todo ha sido reabsorbido antes) y el ion hidrógeno es atrapado 
(amortiguado) por los iones fosfato presentes en el filtrado y por 
el amoníaco sintetizado por los túbulos proximales. Después se 
excreta en la orina (fig. 24-8).
El amoníaco se produce durante la transformación de la 
glutamina en ácido glutámico en una reacción catalizada por 
la glutaminasa. El amoníaco se difunde a través de la mem-
brana luminal y el ion hidrógeno es atrapado en el interior del 
túbulo como ion amonio (NH4
+), para el que la membrana es 
impermeable.
Los defectos en el control renal del bicarbonato y de los iones 
hidrógeno ocasionan un grupo de enfermedades relativamente 
infrecuentes conocidas como acidosis tubulares renales (ATR). 
La ATR distal se debe a una alteración de la excreción de iones 
Fig. 24-6 Función del eritrocito en el transporte de CO2. La anhi-
drasa carbónica eritrocitaria convierte la mayor parte del CO2 produ-
cido en los tejidos en bicarbonato para su transporte a los pulmones; 
aproximadamente el 20% de la cantidad total se transporta unida a la 
hemoglobina como grupos carbamino y el resto, como gas disuelto en 
plasma.
332 Regulación de la concentración de iones hidrógeno (equilibrio ácido-base)
hidrógeno en el túbulo distal y la ATR proximal, a la alteración 
de la reabsorción de bicarbonato. La ATR proximal suele acom-
pañarse de otros defectos en los mecanismos de transporte pro-
ximal (se conoce como síndrome de Fanconi).
ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO 
ÁCIDO-BASE
Los pulmones y los riñones trabajan coordinadamente 
para minimizar los cambios en el pH plasmático, 
compensándose mutuamente cuando existen problemas
Los trastornos en el equilibrio ácido-base pueden estar cau-
sados por problemas primarios que afectan al componente 
respiratorio o a la concentración de bicarbonato (componente 
metabólico). La ecuación de Henderson-Hasselbalch mues-
tra que la acidosis se acompaña de un aumento en el cociente 
entre el bicarbonato plasmático y la pCO2 y alcalosis por una 
disminución.
Acidosis
Clínicamente, la acidosis es mucho más común que la alcalosis 
(tabla 24-5) y puede ser tanto respiratoria como metabólica.
La acidosis respiratoria se presenta más a menudo en la 
enfermedad pulmonar y es consecuencia de una reducción 
de la ventilación
La causa más habitual es la enfermedad obstructiva crónica de 
las vías aéreas (EOCA). La crisis asmática aguda puede ocasio-
nar acidosis respiratoria debido a la constricción bronquial. La 
Fig. 24-7 Reabsorción de bicarbonato en el riñón. La reabsorción 
de bicarbonato tiene lugar en el túbulo proximal. No existe excreción 
neta del ion hidrógeno.
Fig. 24-8 Excreción del ion hidrógeno por el riñón. La excreción 
del ion hidrógeno tiene lugar en los túbulos distales del riñón. El ion 
hidrógeno reacciona con amoníaco formando el ion amonio que es 
excretado. El ion hidrógeno es amortiguado también por el fosfato. La 
excreción diaria de ion hidrógeno es de aproximadamente 50 mmol. 
AC: anhidrasa carbónica.
Durante la reanimación de un hombre de 60 años de edad 
por parada cardiorrespiratoria, el análisis de gases en sangre 
muestra un pH de 7,0 (concentración de iones hidrógeno, 
100 nmol/l) y una pCO2 de 7,5 kPa (52 mmHg). La concen-
tración de bicarbonato es de 11 mmol/l. La pO2 es de 12,1 kPa 
(91 mmHg) durante el tratamiento con oxígeno al 48%.
Comentario. Este paciente tiene un trastorno mixto: acidosis 
respiratoria causada por falta de ventilación y acidosis metabó-
lica causada por la hipoxia que se había producido antes de ins-
taurar el tratamiento con oxígeno. La acidosis probablemente 
es consecuencia de la acumulación de ácido láctico: la concen-
tración de lactato es de 7 mmol/l (intervalo de referencia, 0,7-
1,8 mmol/l [6-16 mg/dl]). Los términos acidosis y alcalosis no sólo 
describen los cambios en el pH de la sangre; también guardan 
relación con los procesos que dan lugar a estos cambios. Por 
consiguiente, en algunos casos pueden ocurrir dos procesos 
independientes: por ejemplo, un paciente puede ser ingresado 
en el hospital por cetoacidosis diabética y enfisema coexistente 
causante de acidosis respiratoria. El resultado final podría ser un 
cambio más grande en el pH de lo que habría resultado de un 
trastorno simple (tabla 24-5). Cualquier combinación de trastor-
nos es posible; para identificar este tipo de diagnóstico, se suele 
requerir la destreza de un médico experimentado.
Las aLteraCiOnes respiratOrias 
Y MetabÓLiCas deL eQUiLibriO 
ÁCidO-base pUeden sUCeder 
siMULtÁneaMente
Alteraciones del equilibrio ácido-base 333
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acidosis respiratoria puede acompañar a la hipoxia (fallo respira-
torio). En tal caso, a la reducción de pO2 le sigue paralelamente 
un incremento en la pCO2.
La acidosis metabólica es el resultado de una producción 
excesiva, de un metabolismo ineficiente o de una excreción 
alterada de ácidos no volátiles
Un ejemplo clásico de acidosis metabólica es la cetoacidosis 
diabética, cuando los cetoácidos, acetoacético y b-hidroxibu-
tírico se acumulan en el plasma (v. cap. 21). También puede 
haber acidosis durante el ejercicio físico extremo, cuando hay 
una acumulación de lactato generada por el