Fisiologia ácido-base de Stewart

RESUMEN

El enfoque tradicional de la fisiología acidobásica se basa en la ecuación de Hendersone-Hasselbalch que se deriva de la ecuación CO2=HCO3tampón de CO2=HCO3. Sin embargo, cada vez se reconoce más que se trata de un análisis análisis incompleto, ya que se centra en una sola de las seis reacciones en las que interviene el H y puede llevar a la suposición incorrecta de que el CO2 y el HCO3 son factores que se ajustan de forma independiente y que, en última instancia, determinan el pH. En 1983, Stewart un fisiólogo canadiense, propuso que una comprensión más completa de la fisiología ácido de la fisiología ácida requería la consideración de los fluidos biológicos como un sistema dinámico complejo, teniendo en cuenta las interacciones de todas las especies especies químicas implicadas. Demostró que las verdaderas variables independientes que controlan el pH de cualquier compartimento fluido son: la diferencia en la concentración de "iones fuertes", la concentración total de "ácido débil" y la PCO2.

Es importante destacar que el Hþ y el HCO3   son variables dependientes y es incorrecto pensar que se regulan específicamente para manipular el pH. Esta revisión discutirá la importancia de la homeostasis del pH y destacará las implicaciones del enfoque de Stewart en nuestra comprensión de los mecanismos y trastornos del control acidobásico. de la base ácida y de los trastornos. En particular, los verdaderos mecanismos por los que En particular, se discutirán los verdaderos mecanismos por los que el riñón regula el pH plasmático, haciendo hincapié en los conceptos erróneos clave que se han propagado como resultado del enfoque tradicional.

Importancia de la EH

Mantenimiento del pH plasmático (log10 [Hþ]) dentro del rango 7,35e 7,45, que corresponde a un pH intracelular de neutralidad (donde [Hþ] ¼ [OH]; wpH 6,8 a 37C), es un requisito esencial para vida. Pero, ¿por qué un ion que sólo está presente en concentraciones nanomolares es tan crítico? La respuesta es doble: en primer lugar, los intermediarios metabólicos  intermedios metabólicos están completamente ionizados a pH neutro y, por tanto en el interior de la célula; en segundo lugar, la actividad de todas las proteínas (incluidas las enzimas) es muy sensible a los cambios en la concentración de concentración de Hþ, ya que sus características de unión están determinadas por su carga neta. Por lo tanto, la concentración de Hþ está estrechamente regulada para proporcionar las condiciones necesarias para una función intracelular óptima.

PROBLEMA

El principal problema al que se enfrentan los mecanismos de control homeostático es la defensa contra una enorme carga diaria de ácido. El ácido producido por el cuerpo puede ser considerado como volátil o no volátil:

El ácido volátil es principalmente ácido carbónico (H2CO3) que se produce por la hidratación del CO2:

Por lo tanto, aunque el CO2 no es en sí mismo un ácido, ya que no contiene un ión hidrógeno que donar, se puede considerar que representa un potencial para crear una cantidad equivalente de ácido carbónico. En reposo (con una producción de CO2 de 200 ml/minuto) la carga diaria de carga diaria de CO2 es de al menos 15.000 mmol/día.

Los ácidos no volátiles contribuyen mucho menos a la producción diaria de ácido con una producción neta de 1e1,5 mmol/kg/día o 70e100 mmol deHþ al día en un adulto. Estos ácidos se producen por el metabolismo incompleto de los hidratos de carbono (por ejemplo, el lactato), las grasas (por ejemplo, el acetoacetato, b-hidroxibutirato) y proteínas (por ejemplo, sulfato fosfato). Hay que tener en cuenta que en realidad se trata de bases y no de ácidos. Sin embargo, esta terminología es habitual porque se han se han formado por la liberación de un Hþ de su ácido madre. Está claro que estas cantidades son varios órdenes de magnitud mayores que la concentración normal de Hþ en el cuerpo y, por tanto, son esenciales mecanismos de defensa son esenciales para que las condiciones sean compatibles con la vida.

Mecanismos de defensa

El enfoque tradicional del equilibrio ácido-base es que hay dos mecanismos de defensa:

 la amortiguación fisicoquímica, la excreción de ácido por los pulmones (en forma de CO2) y los riñones. Para entender estos mecanismos, primero es necesario entender los principios de los sistemas de amortiguación dentro del cuerpo.

Amortiguación fisicoquímica, Un tampón es una solución que resiste los cambios de pH cuando se le añade un ácido o una base. Cuando se le añade un ácido o una base. Un tampón está formado por un ácido débil no disociado débil no disociado (HA) y su base conjugada (A) y puede representarse por:

Un tampón suele consistir en una solución que contiene un ácido débil ácido HA mezclado con la sal de ese ácido (por ejemplo, NaA). El principio es que la sal proporciona una reserva de A para reponer [A] cuando A se elimina por reacción con Hþ. El cuerpo tiene una enorme capacidad de amortiguación y, como este proceso ocurre instantáneamente,la amortiguación físico-química constituye una primera y poderosa defensa contra las perturbaciones ácido-básicas.

Los principales sistemas de amortiguación en los diferentes compartimentos de fluidos del cuerpo son los siguientes: sangre

 hemoglobina: HHb # Hþ þ Hb

 bicarbonato: H2CO3 # Hþ þ HCO3

 líquido intersticial

 bicarbonato: H2CO3 # Hþ þ HCO3

 fluido intracelular

 proteínas: HPr # Hþ þ Pr

 fosfato: H2PO4

 # Hþ þ HPO4

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El principal sistema tampón del líquido extracelular es el bicarbonato/ácido carbónico:

CO2 þ H2O#H2CO3#Hþ þ HCO3

Como la concentración de ácido carbónico es muy baja en comparación con los otros componentes, la fracción ácida del sistema es el CO2 y  por lo que la ecuación anterior puede simplificarse a

CO2 þ H2O#Hþ þ HCO3

De hecho, es a partir de esta ecuación que se deriva la ecuación de HendersoneHasselbalch de Hendersone-Hasselbalch:

pH ¼ pK þ log HCO3 ðaPCO2Þ  so; pH is a function of HCO3 PCO2

La ecuación de Hendersone-Hasselbalch constituye la base del enfoque tradicional del equilibrio ácido-base: se utiliza para mostrar que, para que el sistema tampón CO2=HCO3  para que el sistema de amortiguación sea sostenible, el cuerpo debe regular en última instancia ½HCO3 y la PCO2.

Por lo tanto, se ha enseñado que el control a largo plazo de homeostasis acidebase se logra mediante el control respiratorio de la la PCO2 plasmática mediante cambios en la ventilación alveolar (se produce durante minutos), y por el control de la excreción de HCO3  por los riñones riñones (se produce durante horas o días). Es importante destacar que el enfoque tradicional tradicional considera estas dos variables como factores ajustados independientemente factores que en última instancia determinan el pH.

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