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BALANCE HÍDRICO Y EQUILIBRIO ACIDO BASE
El agua es el solvente en el que ocurren casi todas las reacciones químicas. A demás, contiene en solución sustancias minerales que pueden disociarse comportándose como electrolitos.
Es el componente cuantitativamente más importante de todos los seres vivos: en un adulto es el 60% del peso corporal. Es mayor en el hombre que en la mujer, ya que la mujer posee más tejido adiposo. A su vez, la proporción de agua cambia de acuerdo a cada tejido (musculo y piel 75%, hueso 22%, tejido adiposo 10%).
El contenido de agua se reduce cuando aumenta el tejido adiposo, por lo tanto es menor en obesos.
Distribución de agua en el organismo
El agua se divide principalmente en dos compartimientos: intra y extracelular.
Intracelular: limitado por la permeabilidad selectiva de las membranas plasmáticas. Un varón de 70kg tiene aprox 27litros de agua intracelular. NO hay métodos directos para cuantificarla, sino que se debe sacar el valor de agua total y restar el extracelular.
Extracelular: en el que todas las células se encuentran inmersas; de él sacan sus nutrientes y en él vierten sus desechos. A su vez, este compartimiento se divide en intravascular e intersticial. Un varón de 70kg tiene aprox. 12litro de agua extracelular.
También se puede agregar el compartimiento transcelular, que comprende el liquido comprendido en el lumen de los tractos digestivo, urinario y respiratorio, el LCR, pericárdico, humor acuoso, etc.
Balance hídrico
El peso de un adulto normal permanece constante a pesar de variaciones en ingesta de agua. Esto es así porque el contenido hídrico es regulado eficazmente.
La incorporación de agua se realiza por vía oral (alimentos solidos y bebidas), pero el organismo también genera agua ( agua metabólica ).
El riñón está capacitado para mantener el volumen hídrico del organismo, produciendo orina más concentrada cuando el volumen de agua es bajo y agua diluida cuando hay “de más”. También existen las perdidas obligadas por la piel y el pulmón (sudor y habla). Las pérdidas del sistema digestivo (materia fecal) son escasas, salvo que nos encontremos con una situación patológica que provoque vómitos o diarreas.
Composición ionica de los líquidos corporales
Los liquidos de cada compartimiento poseen la misma concentración de aniones y cationes, por lo tanto son electroneutros. Comparando con los otros compartimientos del cuerpo, aniones y cationes tienen mayor concentración en el líquido intracelular, lo que implica que la presión osmótica (NUMERO de partículas dispersas en un determinado volumen) es mayor dentro que fuera de la célula.
Cation Anion EXTRACELULAR Sodio Cloruro INTRACELULAR Potasio Fosfato
El plasma es el compartimiento más accesible al análisis. Contiene 92% de agua y 8% de sólidos (proteínas y lípidos). El sodio, el cloruro y el ácido carbonico son los iones predominantes. El movimiento del fluido a través de la pared capilar depende del equilibrio entre las fuerzas hidrostática y osmótica.
Equilibrio de Gibbs-Donnan: las proteínas del plasma actúan como aniones en un pH normal (7,4); por su tamaño molecular, estas no pueden difundirse por membranas ni paredes capilares. Esto permite la difusión de otros iones que hacen que haya una distribución desigual a ambos lados de una membrana. Se cumple que:
-La [aniones] es igual a la [cationes] a cada lado de la membrana. -En el sector con proteínas la [de aniones] difusibles disminuye y la de cationes aumenta.
-La presión osmótica es mayor en el compartimiento con proteínas.
Presión oncótica: una pequeña fracción de la presión osmótica total del plasma se debe a las proteínas, esto se conoce como presión oncótica. Esta tiene una gran importancia funcional ya que influye en el movimiento de iones difusibles en la MP. Existe mayor numero de partículas en el espacio intravascular que en el intersticio.
El intercambio hídrico entre el plasma y el liquido intersticial esta regulado por un balance entre fuerzas de presión oncotica e hidrostática. Las proteínas son factores reguladores en este intercambio; el mismo es realizado en los capilares, cuyas paredes son fácilmente permeables al H2O pero no a macromoléculas. Por esta razón, la diferencia entre sustancias es muy poca entre plasma e intersticio, pero la de proteínas es muy alta; esto determina la presión oncotica, ejercida por proteínas que tratan de atraer agua al vaso sanguíneo.
Por otra parte, la presión hidrostática a la que esta sometida la sangre, tiende a expulsar liquido al insterticio.
La relación entre ambas presiones se expresa con la Ley de Starling:
Normalmente la composición ionica del LEC varía muy poco gracias a los mecanismos homeostáticos. La regulación de cationes hidrogeno es una de las mejor controladas.
Con los alimentos ingresan sustancias de carácter acido o alcalino que tienden a desviar las concentraciones de H+ en el cuerpo. Sin embargo, el pH de la sangre se mantiene constante en los 7,35/7,45, lo que indica la existencia de un eficiente mecanismo de regulación capaz de conservar el equilibrio acido base.
Aunque la [H+] en el LEC no es muy elevada, tiene una importancia fisiológica muy importante, a tal punto de que valores de pH sanguíneo menores a 7 o mayores a 7, 8 son totalmente incompatibles con la vida.
Los cationes hidrógeno metabolizados son derivados principalmente de la oxidación de aminoácidos azufrados o catiónicos y de fosfatos.
Para hacerle frente a la continua adición y remoción de bases el organismo cuenta con: a) sistemas buffers; b) mecanismos compensadores como la ventilación pulmonar y la actividad de los túbulos renales.
Regulación de la concentración de H+
Sistemas buffer: generalmente están constituidos por un ácido débil y su sal. En el espacio intracelular los sistemas formados por proteínas y los formados por fosfatos son los más importantes. En el extracelular, tienen especial interés los buffer de la sangre. El sistema de mayor interés fisiológico es el constituido por el bicarbonato/ácido carbónico. También los de hemoglobina y fosfatos son importantes.
Proteínas-Hemoglobina: las proteínas se comportan como buffers ya que presenan un grupo imidazol capaz de aceptar o ceder electrones según el pH del medio. En el pH de los líquidos biológicos, los grupos de los aminoácidos están totalmente disociados. En sangre, oxihemoglobina y hemoglobina desoxigenada forman un sistema buffer cuya conversión reversible les permite actuar en el acido carbonico/bicarbonato (+ adeltante).
Fosfatos: el ácido fosfórico posee tres protones disociables que se liberan en reacciones sucesivas. El valor de la pK2 es el más próximo a 7,4, lo que indica que prácticamente no se encuentran especies de H3PO4 ni PO4(3-). VER ECUACION DEL BLANCO.
Bicarbonato/ácido carbónico: el CO2 formado como producto del metabolismo celular se disuelve en los líquidos corporales y parte de hidrata para dar ácido carbónico, que se disocia en bicarbonato y H+. La concentración de ácido carbónico está relacionada con la cantidad de dióxido de carbono disuelto. La relación sal/ácido debe dar siempre 20; un valor elevado significa que tiene que funcionar más eficientemente contra ácidos.
Transporte de dióxido de carbono
El dióxido de carbono (CO2) formado como resultado de la actividad celular, difunde a los líquidos corporales y se disuelve en ellos. Las
cantidades generadas de este compuesto exceden la capacidad de la sangre para transportarlo fácilmente, por lo tanto la gran parte forma compuestos que se liberan por el pulmón. El 95% del CO2 transportado se encuentra como bicarbonato, el resto se combina con hemoglobina formando carbamino.
Carbamino: el dióxido de carbono puede ser transportado en combinación con los grupos alfa amina terminales de la hemoglobina formando carbamino (reacción reversible). La unión del CO2 con la hemoglobina es influida por el estado de oxidación de la misma: en los tejidos, la desoxidación de la hemoglobina favorece la fijación de CO2, lo que también influye a la [de bicarbonato] en sangre.
Bicarbonato: el CO2 ingresa a la sangre, se hidrata y forma ácido carbónico por acción de la anhidrasa carbónica (en ambos sentidos). Luego éste se disocia en bicarbonato y H+. Dicha reacción transcurre hacia la derecha siempre y cuando haya aceptores del H+ en el medio y donantes de iones positivos para neutralizar el bicarbonato.
Desplazamiento de cloruro: en los glóbulos rojos tiene lugar una serie de intercambios iónicos asociados al transporte de gases por la sangre condicionados por transportadores en la MP. El desplazamiento es distinto según se considere:
En tejidos: cuando la sangre llega a los capilares periféricos, el CO2 pasa al plasma y penetra en los eritrocitos hidratándose para formar ácido carbónico (anhidrasa carbónica) que luego se hidroliza. La oxihemoglobina que trae la sangre arterial se encuentra en una tensión de oxigeno baja, libera el O2 y se convierte en hemoglobina desoxigenada. Esta desoxigenación deja en libertad parte de cationes asociados a ella y acepta protones, el bicarbonato es neutralizado por potasio cedido por la hemoglobina. Con la llegada de CO2 a los eritrocitos, aumenta la [de bicarbonato] dentro de la célula, forzando su difusión hacia el plasma. Un transportador, la proteína banda, expulsa el bicarbonato e impulsa cloruro.
En alvéolos pulmonares : cuando la sangre regresa a los capilares del pulmón, se produce el desplazamiento opuesto. Se convierte la hemoglobina desoxigenada en oxihemoglobina por una mayor presión de oxígeno.
Los protones cedidos en esta conversión son tomados por el bicarbonato para formar ácido carbónico. Por acción de la anhidrasa carbónica, éste compuesto se descompone en H2O y CO2. Este gas difunde hacia el plasma y es eliminado a través del epitelio alveolar. Como consecuencia, la concentración de bicarbonato en los glóbulos rojos disminuye por debajo de la del plasma, por lo que se difunde este compuesto hacia el interior de las células con la proteína banda, expulsando cloruro.
Por lo tanto, los glóbulos rojos en sangre arterial poseen un contenido de cloruro más najo que en sangre venosa. El conjunto de intercambios se denomina “ciclo de cloruros”.
Sistemas de regulación
su nivel disminuye, el riñón lo reabsorbe (siempre y cuando la [CO2] se mantenga en sus límites normales. Esto es así para poder mantener el valor de 20 anteriormente explicado.
La reabsorción del riñón se realiza predominantemente en el túbulo proximal.
El bicarbonato que se obtiene en el filtrado se combina con hidrógeno para dar ácido carbónico, que es descompuesto en H2O y CO2 por la anhidrasa carbónica. El CO2 penetra en la célula y se hidrata nuevamente para formar ácido carbónico, que se disocia en bicarbonato y catión hidrógeno (y son secretados como se dijo antes).
-Acidificación de la orina: el pH de la orina puede variar de 4,5 a 7,9 según las necesidades del organismo. El riñón produce un ultrafiltrado de la sangre, por lo tanto, al principio se tiene un pH de 7,4; el mismo varía mientras va fluyendo por los túbulos.
El cambio de pH en la orina, sin embargo, no es suficiente para compensar el ingreso de ácido en el organismo, por lo que la capacidad reguladora del riñón depende de otros mecanismos.
Cuando se eliminan ácidos fuertes, deben estar acompañados necesariamente por bases. Los ácidos débiles forman fácilmente buffers en la orina.
La presencia de la anhidrasa carbónica es fundamental en la acidificación, ya que esta genera acido carbonico que luego se disocia. Por cada catión hidrogeno eliminado, retorna a la sangre un anion bicarbonato.
-Producción de amoníaco: la génesis de este compuesto en el túbulo renal se realiza a partir de glutamina por acción de la glutaminasa. La unión del grupo amida produce amoníaco y glutamato. También se produce amoníaco por desaminación de aminoácidos (principalmente de glutamato). Por lo tanto, una molécula de glutamina genera dos de amoníaco (primero de glutamina a glutamato -1 amoniaco- y luego de glutamato a alfaceto glutarato-2 amoniaco-). El NH3, difunde fácilmente a través de las membranas por su carácter apolar y puede pasar a la luz tubular en donde forma amonio (se une al H+ de la disociación del acido carbonico). Pero las membranas son impermeables a este último compuesto, por lo que no puede regresar a la célula. El NH3 que ingresó a la célula, se convierte también en NH4 y sale de la misma por un transportador Na/NH4+ dependiente de la Na/K ATPasa.
Trastornos del equilibrio ácido base
Las alteraciones del equilibrio ácido base se reflejan en la sangre. Se habla de acidemia cuando el pH de la sangre es menor a 7,35 y las condiciones que la causan se denominan en conjunto “acidosis”. La alcalemia se da cuando el pH es mayor a 7,45 y las condiciones se denominan “alcalosis”.
Acidosis respiratoria: por falta de eliminación de CO2, se produce un aumento en la tensión del mismo (Pco2). Se incrementa la concentración de ácido carbónico y disminuye el pH. A esta situación se llega por
hiperventilación o insuficiencia respiratoria. Se trata de compensarla con una mayor reabsorción de bicarbonato a nivel del riñón, un aumento en la acidificación de la orina.
Acidosis metabólica: descenso de HCO3 en el plasma por pérdida exagerada del mismo o aumento masivo en la ingesta/producción de ácidos. Este tipo de acidosis se ve principalmente en diabetes no controlada y diarreas profusas. La reacción del organismo es la estimulación del sistema respiratorio, con aumento de la ventilación pulmonar, lo que disminuye la [CO2].
Alcalosis respiratoria: se produce por descenso de la [CO2]. Ocurre en la hiperventilación pulmonar (estimulación exagerada del sistema respiratorio, individuos ansiosos). La compensación se da por mayor excreción de HCO y reducción de acidosis en la orina.
Alcalosis metabólica: aumento de HCO3 que produce elevación del pH sanguíneo. Se produce por ingesta exagerada de álcalis o eliminación excesiva de ácidos (vómitos incoercibles por obstrucción pilórica). Los mecanismos de compensación son la depresión en la ventilación para eliminar menos CO2.
A TODO ESTO LO HAGO PORQUE SIEMPRE TENGO QUE LLEGAR A 20. No importa el VALOR ABSOLUTO de cada compuesto, sino LA RELACIÓN.
Factores que regulan la excreción de H+
La acidosis produce una disminución del pH en las células tubulares y aumenta el gradiente de [H+] a través de la membrana apical. Esto facilita la secreción de protones al lumen. En alcalosis, el pH aumenta, el gradiente [H+] disminuye y la secreción de los mismos es deprimida. Los cambios en el pH modifican la expresión y actividad de los mecanismos de transporte de H+ y HCO3. El número de intercambiadores Na/H (tubulos proximales) y de bombas protónicas (tubulos distales) aumenta en la acidosis.
