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Teoria acido base_ph

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  • 1. Metabolismo 2. 1 Metabolismo 2 (Lección 23). Juan F. del Cañizo Fisiopatología ácido-básica. Sistemas tampón. Acidosis y alcalosis: aspectos renales y pulmonares. Alteraciones del equilibrio ácidobase - Conceptos básicos Amortiguadores fisiológicos Parámetros implicados Acidosis metabólica Alcalosis metabólica Acidosis respiratoria Alcalosis respiratoria Los análisis más simples dan sólo [Na+], [Cl-] y [HCO3-]. El balance "real" lo da la ecuación: [Na] + [otros cationes] = [Cl] + [HCO3] + [otros aniones] [Na] - ([Cl] + [HCO3]) = [otros aniones] - [otros cationes] = "Anión Gap" Valores normales del anion gap = 8-16 mEq/l El mantenimiento del pH del medio interno es de vital importancia para los seres vivos. El metabolismo intermedio genera una gran cantidad de ácidos, pese a lo cual, la concentración de hidrogeniones [H+] libres va a permanecer fija dentro de unos límites estrechos. Ello es debido a la acción de: - Los tampones fisiológicos que van a actuar de forma inmediata - Mecanismos de regulación pulmonar y renal, que son en última instancia los responsables del mantenimiento del pH. Conceptos básicos.Ácido: toda sustancia capaz de ceder hidrogeniones. Base: toda sustancia capaz de aceptar hidrogeniones. Acidosis y alcalosis: hacen referencia a los procesos fisiopatológicos responsables de dichos procesos. Los términos metabólico o respiratorio se refieren según se modifiquen respectivamente la [HCO3-] o la pCO2 . Es particularmente útil en el diagnóstico de las alteraciones ácido-base. pH.En condiciones normales la concentración de hidrogeniones del líquido extracelular es baja (40 nEq/l). Pequeñas fluctuaciones de la misma va a tener repercusiones importantes sobre procesos vitales. Existen unos límites relativamente estrechos entre los cuales la concentración de hidrogeniones es compatible con la vida. Dichos valores oscilan entre 16 y 160 nEq/l, lo que equivale a un pH de 7.80 a 6.80. Ácidos volátiles.El principal producto ácido del metabolismo celular es el dióxido de carbono (CO2) que viene a representar un 98% de la carga ácida total. Es un ácido potencial ya que su hidratación mediante una reacción reversible catalizada por la anhidrasa carbónica (A.C.) va a generar ácido carbónico (CO3H2): CO2 + H2O El anión Gap.En una solución los equivalentes de cationes y de aniones deben ser los mismos. CO3H2 CO3H- + H+ El CO2 va a ser eliminado por los pulmones sin que se produzca una retención neta de ácido, por lo que se denomina ácido volátil. Los laboratorios no suelen dar todos los constituyentes iónicos de un determinado fluido corporal. canizo@mce.hggm.es
  • 2. Metabolismo 2. 2 Ácidos fijos.- Amortiguador fosfato.- El metabolismo genera una serie de ácidos no volátiles, también denominados ácidos fijos que representan de un 1-2% de la carga ácida Ejerce su acción fundamentalmente a nivel intracelular, ya que es allí donde existe una mayor concentración de fosfatos y el pH es más próximo a su pK (6.8). Su principal fuente es el catabolismo oxidativo de los aminoácidos sulfurados de las proteínas. Estos ácidos fijos no pueden ser eliminados por el pulmón siendo el riñón el principal órgano responsable en la eliminación de los mismos. También denominados sistemas tampón o “ buffer”. Son la primera línea de defensa ante los cambios de pH gracias a la capacidad que tienen para captar o liberar protones de modo inmediato. Un sistema tampón es una solución de un ácido débil y su base conjugada: H+ + A- (base) La constante de disociación del ácido (K) viene expresada como: El valor de pH en el cual el ácido se encuentra disociado en un 50% se conoce como pK (pK = -log [K]). El pK representa el valor de pH en el que un sistema tampón puede alcanzar su máxima capacidad amortiguadora. buffer tiene un valor de pK Buenos amortiguadores serán aquellos cuyo pK esté próximo a 7.4. El hueso interviene en la amortiguación de la carga ácida captando los H+ en exceso, liberando carbonato a la sangre por disolución del hueso mineral. El papel más importante del hueso ocurre en situaciones de acidosis crónica como en la insuficiencia renal crónica en la que la parathormona juega un papel fundamental. Este sistema de amortiguación también va a intervenir en presencia de una carga básica a través del depósito de carbonato en el hueso. Poco potente desde el punto de vista químico, (pK = 6.1). Es el tampón más importante en la homeostasis del pH porque: - Está presente en todos los medios tanto intracelulares como extracelulares. En el medio extracelular la concentración de bicarbonato es elevada (24 mEq). - Es un sistema abierto. La concentración de cada uno de los dos elementos que lo componen son regulables; el CO2 a nivel pulmonar, y el bicarbonato a nivel renal. - La suma de las concentraciones del ácido y de la base no es constante, lo cual aumenta muchísimo su capacidad amortiguadora. Amortiguador proteína.Las proteínas intracelulares con sus grupos ionizables contribuyen de forma importante en el mantenimiento del pH, mediante el intercambio de H+ por otros iones (Na+ y K+) que se desplazan al medio extracelular para mantener la neutralidad eléctrica: + PrH - + Pr + H La hemoglobina es el principal amortiguador de este tipo, es la proteína más abundante de la sangre: + HbH - PO4H- + H+ Amortiguador carbónico/bicarbonato.- K= [H+][A-] / [AH] Cada sistema característico. PO4H2- Amortiguación ósea.- Amortiguadores fisiológicos.- AH (ácido) Interviene, junto a las proteínas celulares de manera importante en la amortiguación de los ácidos fijos: + Hb + H En el interior del hematíe, por acción de la A.C., el CO2 se va a convertir en ácido carbónico que se disocia dando un H+ que rápidamente será tamponado por la hemoglobina, y bicarbonato que saldrá fuera del hematíe en intercambio con iones cloro. CO2 + H2O CO3H2 H+ + HCO3- La relación entre el ácido y la base viene dada por la ecuación de Henderson-Hasselbalch: pH = pK + Log [HCO3-] / [H2CO3] Si consideramos el pH sanguíneo normal 7.4, y el pK del sistema 6.1, al aplicarlo a la fórmula obtendremos la relación entre la concentración de bicarbonato y de ácido carbónico: canizo@mce.hggm.es 7.4 = 6.1 + log [HCO3-] / [H2CO3] log [HCO3-] / [H2CO3] = 1.3
  • 3. Metabolismo 2. 3 [HCO3-] / [H2CO3] = 20 - Secreción de iones H+ Cualquier cambio de pH se va a traducir en una alteración de la relación carbónico/bicarbonato. - Generación de nuevos iones bicarbonato Si esta relación está por encima de 20/1 estaremos ante una alcalosis, si la relación es inferior se tratará de una acidosis. Reabsorción renal de bicarbonato.Los riñones reabsorben la mayor parte de los 4320 mEq de HCO3- que filtran diariamente Compensación respiratoria.La respiración regula la concentración de ácido del organismo manteniendo la presión parcial de CO2 en la sangre arterial. La concentración de ácido carbónico es proporcional a la pCO2. La respuesta ventilatoria ante los cambios de pH es rápida. Está mediada por los quimiorreceptores de los corpúsculos carotídeos y aórticos y del centro respiratorio bulbar. El descenso de pH estimula a los quimiorreceptores provocando una hiperventilación, aumentando la eliminación de CO2, y disminuyendo la pCO2 arterial. El aumento de pH inhibe los quimiorreceptores provocando un descenso rápido de la ventilación, una reducción de la eliminación de CO2, y por tanto una elevación de la pCO2 arterial. Es menos eficaz porque se acompaña de una disminución de la pO2 que estimula el centro respiratorio. Los iones bicarbonato filtrados se reabsorben por la interacción con iones hidrógeno en los túbulos. El efecto neto es una reabsorción de bicarbonato Los iones bicarbonato que realmente pasan al liquido extracelular no son los mismos que se filtraron a los túbulos. Compensación renal.El riñón es el principal órgano implicado en la regulación del equilibrio ácido-base por dos motivos: - Es la principal vía de eliminación de la carga ácida y de los metabolitos ácidos patológicos. - Es responsable de mantener la concentración plasmática de bicarbonato, gracias a su capacidad para reabsorber y generar bicarbonato de modo variable en función del pH de las células tubulares renales. En situación de acidosis se producirá un aumento en la excreción de ácidos y se reabsorberá más bicarbonato, En situación de alcalosis se retendrá más ácido y se eliminará más bicarbonato. El pH urinario puede oscilar entre 4.5 y 8.2. Mecanismos renales básicos para el control del pH.- Reabsorción de iones bicarbonato Los iones bicarbonato se "titulan" en los túbulos frente a los iones H+. En condiciones normales, las cantidades de estos dos iones que penetran en los túbulos son casi iguales y se combinan entre ellos para formar CO2 y H2O. Cuando existe un exceso de iones bicarbonato respecto de iones H+ en la orina -alcalosis metabólica- el bicarbonato no se reabsorbe y se excreta en la orina. En la acidosis por el contrario existe un exceso de iones H+ con respecto iones bicarbonato, lo que hace que la reabsorción de bicarbonato sea completa. canizo@mce.hggm.es
  • 4. Metabolismo 2. 4 Titulación de iones H+ por fosfato y amoniaco.Cuando hay exceso de iones H+, estos se combinan con los amortiguadores fosfato y amoníaco en los túbulos, lo que lleva a la generación de nuevos iones bicarbonato que pueden pasar a la sangre. Por lo tanto, siempre que un ión H+ secretado por el túbulo se combina con un amortiguador distinto del bicarbonato, el efecto neto es la adición de un nuevo ión bicarbonato a la sangre. Generación de nuevos iones bicarbonato.La célula tubular metaboliza por cada molécula de glutamina dos NH4+ y dos HCO3-. Por cada NH4+ excretado a la orina se genera un nuevo ión HCO3- que añade a la sangre La acidosis estimula el metabolismo renal de la glutamina En condiciones normales, este sistema representa el 50% del ácido excretado y el 50% de nuevo HCO3generado por los riñones. Los iones H+ sobrantes son amortiguados en los túbulos por el fosfato y el amoníaco y acaban siendo excretados como sales. PRINCIPALES PARAMETROS IMPLICADOS EN EL EQUILIBRIO ACIDO-BASE. VALORES DE REFERENCIA Secreción de iones H+.Existe una secreción activa primaria en las células intercalares -protón ATPasa (bomba de protones). pH.Indicador de la acidez o alcalinidad de una muestra de sangre. Por su relación con la pCO2, el pH se considera que tiene un componente respiratorio. canizo@mce.hggm.es
  • 5. Metabolismo 2. 5 Por su relación con la concentración de bicarbonato plasmático y el exceso de base estándar se considera que tiene un componente metabólico. Rango de referencia del pH: 7.35-7.45. pCO2.Presión parcial de dióxido de carbono en la sangre. El dióxido de carbono difunde rápidamente a través de las membranas celulares y puede considerarse igual a cero en el aire inspirado normal. Es una medida directa de la idoneidad de la ventilación alveolar. Exceso/deficit de base.Concentración de base en sangre total valorable con un ácido o una base fuerte hasta un pH de 7.4 a una pCO2 de 40 y a 37ºC. El valor numérico del exceso (o déficit) de base representa la cantidad teórica de ácido o base que habría que administrar para corregir una desviación de pH. Rango de referencia: +2 / -2 mEq/L Clínica ácido-básica.- Los valores altos y bajos de pCO2 en sangre arterial indican hipercapnia e hipocapnia respectivamente. Muestra de sangre arterial Rango de referencia en adultos: varones: 35-48 mmHg; mujeres: 32-45 mmHg. < 7.4 > 7.4 pH Acidosis Alcalosis HCO3< 24 mEq/l pO2.- pCO2 < 40 mmHg Metabólica Metabólica Respiratoria Compensación Renal Compensación Respiratoria Compensación Renal pCO2 < 40 mmHg Refleja la capacidad de la sangre arterial para suministrar oxigeno a los tejidos. Respiratoria Compensación Respiratoria Presión parcial de extracción del oxígeno de la sangre arterial. Rango de referencia en el adulto: 83-108 mmHg. HCO3> 24 mEq/l pCO2 > 40 mmHg HCO3> 24 mEq/l pCO2 > 40 mmHg HCO3< 24 mEq/l Diagrama de Davenport.40 HCO3-real.- E 35 [ CO3 H+] (mM/l) Concentración de bicarbonato en el plasma. Se calcula utilizando los valores de pH y pCO2 en la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Valores elevados en la alcalosis metabólica y como mecanismo de compensación en la acidosis respiratoria. Base fija aumentada CO 2 elevado 30 B A 25 20 C D CO 2 disminuido 15 Acido fijo aumentado 10 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 7,8 7,9 pH Niveles bajos se detectan en la acidosis metabólica y como mecanismo compensatorio en la alcalosis respiratoria. Acidosis metabólica.- Rango de referencia en el adulto: 22-26 mmol/L. Causas: Con anión gap elevado (normoclorémica): HCO3-estándar.- - Insuficiencia renal Concentración de carbonato de hidrógeno en el plasma de sangre equilibrada con una mezcla de gases con una pCO2 de 40 mmHg y una pO2 mayor o igual a 100 mmHg. - Acidosis láctica - Schock, Nutrición parenteral,Alcohol etílico, Acetaldehído, Fenformina, Leucemias, Tumores sólidos y SIDA Un bicarbonato estándar bajo indicaría una una acidosis metabólica y si por el contrario fuera alto, sería indicativo de una alcalosis metabólica. - Cetoacidosis - Diabética, Alcohólica y Ayuno prolongado - Drogas y fármacos - Salicilatos, Metanol, Paraldehído, Etilenglicol - Rabdomiolisis masiva Rango de referencia en el adulto: 22-26 mmol/L. canizo@mce.hggm.es
  • 6. Metabolismo 2. 6 Con anión gap normal (hiperclorémica): - Pérdidas gastrointestinales de bicarbonato - Diarreas, Fístulas pancreáticas biliares e intestinales, Ureteroenterostomía y Colestiramina - Administración de ácidos - Cloruro amónico, Clorhidrato de lisina o arginina - Pérdidas renales - Acetazolamida, Hiperparatiroidismo primario, Acidosis tubulares renales Clínica: Hiperventilación compensadora Hipotensión Arritmias ventriculares Deterioro del nivel de conciencia, confusión y cefalea Las formas crónicas pueden conllevar retraso en el crecimiento en los niños y desmineralización ósea en el adulto. Tratamiento: - Administrar NaCl o KCl dependiendo de la severidad de la hipokaliemia; - En casos de alcalosis severa o persistente puede requerirse cloruro amónico. Acidosis respiratoria.Causas más frecuentes: - Depresión del SNC (fármacos) - Trastornos neuromusculares (miopatía , Síndrome de Guillén-Barré) - Enfermedades pulmonares (OCFA-obstrucción crónica al flujo aéreo-, asma, cifoescoliosis, neumotórax). Manifestaciones clínicas: - Dependientes del nivel de pCO2 y de su rapidez de instauración. - Predominan los síntomas neurológicos: cefalea, somnolencia, confusión y coma. - Ingurgitación de los vasos retinianos y papiledema. - Se asocia a hipertensión pulmonar y cor pulmonale. La corrección debe ser lenta (más de 12 h.). Tratamiento: - Debe dirigirse a la enfermedad causal. - Puede ser necesaria la ventilación mecánica en las formas graves y/o acompañadas de hipoxemia. - La oxigenoterapia puede disminuir o anular el estímulo respiratorio en éstos pacientes. Alcalosis metabólica.- Alcalosis respiratoria.- Tratamiento: Corregir la causa de la acidosis. Aporte del déficit de bases (bicarbonato sobre todo si el pH es inferior a 7,2). Causas más frecuentes: - Vómitos - Aspiración gástrica - Tratamientos - Diuréticos - Ingestión de bicarbonato - Tratamiento de la úlcera péptica con antiácidos alcalinos - Hipermineralcorticismos Manifestaciones clínicas: - Tetania secundaria a hipocalcemia - Hiperirritabilidad - Convulsiones - Trastornos mentales - Depresión respiratoria - Cambios ECG semejantes a la hipokaliemia Causas más frecuentes: - Histeria y llanto prolongado. Estados de ansiedad - Intoxicación por salicilatos - Insuficiencia hepática - Trastornos del SNC - Asma - Fiebre - Ejercicio - Embolismo pulmonar - Uso de respiradores mecánicos Manifestaciones clínicas: - Síntomas de hipocalcemia - Deterioro del nivel de conciencia - Síncope - Arritmias Tratamiento: - Causal. Se trata la hiperventilación con fármacos (sedantes) o haciendo respirar al paciente en una bolsa de papel. ________________________________ canizo@mce.hggm.es