Equilibrio Acido-Base
El equilibrio ácido-base es el balance que mantiene el organismo entre ácidos y bases con el objetivo de mantener un pH constante.
La sangre en el organismo tiene un pH ligeramente básico que es importante para el buen funcionamiento del cuerpo.
El organismo tiene a su disposición diferentes sustancias amortiguadoras cuya función es neutralizar los ácidos, que se producen fruto de la actividad y metabolismo normal del cuerpo, y conservar constante el pH sanguíneo, contribuyendo al buen mantenimiento del equilibrio ácido-base.
El equilibrio ácido-base es fundamental para mantener el buen funcionamiento del organismo, ya que regula el pH de los líquidos corporales, especialmente de la sangre. Este equilibrio depende de sistemas tampón (como el bicarbonato), de la función respiratoria y renal. (Laboratorio Cobas, 2022)
Importancia Biomédica del Equilibrio Acido Base
La importancia biomédica del equilibrio ácido-base radica en su papel esencial para mantener la homeostasis y asegurar el funcionamiento adecuado de todos los sistemas del cuerpo. Un pH sanguíneo estable (alrededor de 7.35–7.45) es crucial para:
- Actividad enzimática óptima: Muchas enzimas solo funcionan correctamente dentro de un rango de pH específico. Alteraciones en el pH pueden inhibir reacciones metabólicas vitales.
- Función celular: El transporte de iones y nutrientes a través de las membranas celulares depende de gradientes que se ven afectados por cambios en el pH.
- Sistema nervioso y cardiovascular: Cambios en el equilibrio ácido-base pueden afectar la excitabilidad neuromuscular y la contractilidad cardíaca, poniendo en riesgo funciones críticas.
- Intercambio gaseoso y respiración: El pH influye en la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno (efecto Bohr), regulando así la oxigenación tisular.
- Mecanismos compensatorios y diagnóstico clínico: Las alteraciones como acidosis o alcalosis, ya sean respiratorias o metabólicas, son indicadores clave de trastornos subyacentes (diabetes, insuficiencia renal, enfermedades pulmonares, etc.), lo que convierte al equilibrio ácido-base en una herramienta diagnóstica crucial en medicina. (Lewiss, 2013)
Producción de Buffers o Tampones
Definición de buffering
- Una solución tampón es una solución
que resiste cambios de pH al añadir un componente ácido o básico. Las
soluciones tampón constan de un ácido débil y su base conjugada.
- A (ácido débil) ↔ A - (base conjugada) + H +
- Los "tampones abiertos" son aquellos sistemas que violan la ley de acción de masas, es decir, donde ambos lados de la ecuación pueden tener escape o entrada de reactivos. Un ejemplo es el CO₂ , que puede salir de la reacción mediante ventilación.
La capacidad de almacenamiento en búfer depende de:
- Concentración del tampón
- pKa del tampón (más efectivo a un pH cercano a su pKa, donde están ionizados al 50%)
- Si el buffer está "abierto"
Buffer total
- Para el sistema completo, si
estuviera cerrado (anéfrico y apneico), la capacidad amortiguadora (β) es
probablemente de unos 10 mEq/pH/kg de masa corporal, y consiste en:
- 60% de amortiguación intracelular
- Proteínas intracelulares (25%)
- Péptidos intracelulares (25%)
- Fosfato intracelular (10%)
- 40% de amortiguación extracelular
- Hemoglobina (20%)
- Bicarbonato (10%)
- Proteínas plasmáticas (9,4%)
- Fosfato (0,6%)
- 60% de amortiguación intracelular
- De éstos, el sistema tampón de bicarbonato es cuantitativamente el más importante.
Amortiguación intracelular
- Proteínas intracelulares
- Presente en altas concentraciones y lleno de residuos de histidina imidazol.
- El pKa del imidazol (6,8) se asemeja mucho al pH de la célula, lo que lo convierte en el tampón óptimo.
- Las proteínas intracelulares están presentes en la mayor concentración (20-30% del líquido intracelular en peso), lo que las convierte en el sistema amortiguador intracelular más importante.
- Entre el 60 y el 70 % del amortiguamiento total del líquido corporal se debe a las proteínas intracelulares (si se cuenta la hemoglobina).
- Fosfato intracelular
- Contribuye al amortiguamiento más que a nivel extracelular.
- Alta concentración y pKa correcto para ser un buen sistema tampón.
- Sin embargo, es lábil (tiende a unirse a otras moléculas) y, por lo tanto, poco confiable.
- Es probable que la contribución sea mucho menor que lo que recomendarían las mediciones brutas de fosfato.
Amortiguación extracelular:
- Hemoglobina (se cree que el poder
amortiguador total de la hemoglobina representa hasta el 50-60% de la
capacidad amortiguadora total de la sangre)
- Técnicamente es intracelular, pero realiza la mayor parte del trabajo de amortiguación del líquido extracelular debido a su enorme poder amortiguador.
- La hemoglobina tiene muchos grupos de residuos de histidina (pKa cercano a 6,8)
- Esto le permite actuar como un amortiguador a pH fisiológico, ya que estas moléculas de histidina actúan como aceptores de protones.
- Esta capacidad amortiguadora aumenta en su estado desoxigenado .
- Como la hemoglobina es una de las proteínas más abundantes, contribuye con una gran proporción del amortiguamiento total en el líquido extracelular, y esto se incorpora al cálculo del exceso de base estándar .
- El bicarbonato es un potente tampón abierto.
- Disponible en alta concentración
- pKa 6,1, no exactamente cercano al pH del fluido corporal, pero suficientemente bueno debido a la alta concentración
- Regulado independientemente, es decir, puede eliminarse por los riñones o convertirse en CO2 y eliminarse por los pulmones.
- El potencial de amortiguación se
maximiza mediante el efecto hamburguesa :
- Secuestrando cloruro en eritrocitos y aumentando la concentración de bicarbonato en la sangre periférica.
Mitiga el cambio de pH que de otro modo se produciría en la circulación periférica debido a subproductos metabólicos (principalmente CO 2 ).
- Quizás no sea la concentración más alta, pero es la más importante fisiológicamente en general, porque está abierta y tiene una capacidad enorme.
- Proteínas plasmáticas
- sistema de amortiguación débil
- Sólo presente en pequeñas concentraciones (alrededor de 60-70 g/L)
- contenido de histidina relativamente pobre
- Contribuyen quizás con el 20% del almacenamiento en búfer total
- Fosfato plasmático
- baja concentración, pero pKa correcto (cerca de 7,0)
- Sin importancia, excepto para amortiguar la orina.
- Carbonato óseo
- Amortiguación a largo plazo de los trastornos ácido-base crónicos
- Los fosfatos y carbonatos en el hueso actúan como un suministro de tampones de liberación lenta.
- Esto depende de la función renal para mantener un sistema tampón abierto que permita la eliminación de los iones de calcio y fosfato liberados (Yartsev, 2023)
Referencias
Laboratorio Cobas. (Febrero de 2022). Obtenido de ¿Qué es el equilibrio ácido-base?: https://laboratoriocobas.com/equilibrio-acido-base/
Lewiss, J. (Julio de 2013). Obtenido de Introducción al equilibrio ácido-básico: https://www.msdmanuals.com/es/hogar/trastornos-hormonales-y-metab%C3%B3licos/equilibrio-%C3%A1cido-b%C3%A1sico/introducci%C3%B3n-al-equilibrio-%C3%A1cido-b%C3%A1sico?ruleredirectid=755
Yartsev, A. (14 de Noviembre de 2023). Obtenido de Buffers y potencia de amortiguación: https://derangedphysiology.com/main/cicm-primary-exam/acid-base-physiology/Chapter-202/buffers-and-buffering-power