Bioquímica del Equilibrio Ácido-Base: Regulación y Alteraciones del pH Sanguíneo

Bioquímica del Equilibrio Ácido-Base en el Organismo

El equilibrio ácido-base se define como la situación de balance entre sustancias de carácter ácido y básico en la sangre, resultado de la interacción entre los sistemas respiratorio y metabólico.

Valores Normales del pH Sanguíneo

• Sangre arterial: 7.35 - 7.45
• Sangre venosa: 7.31 - 7.41

Tipos de Alteraciones del Equilibrio Ácido-Base

Las alteraciones encontradas en el equilibrio ácido-base pueden ser de dos tipos:

• Respiratorias: Aquellas en las que la concentración de dióxido de carbono (CO₂) o ácido carbónico (H₂CO₃) constituye el cambio primario del pH.
• Metabólicas: Causadas por una alteración en la concentración de bicarbonato (HCO₃⁻).

Regulación del Equilibrio Ácido-Base

Debido a los constantes procesos fisiológicos del organismo, se generan diariamente grandes cantidades de sustancias de carácter ácido y básico, susceptibles de alterar el equilibrio.

Dicha alteración se traduce en cambios de pH en el organismo. Evitar estas variaciones es la tarea principal de los tampones (sistemas amortiguadores) presentes en el organismo, los cuales son capaces de captar o ceder protones como respuesta a los cambios de acidez de los líquidos orgánicos.

La labor de estos tampones se desarrolla principalmente en los pulmones y riñones. En condiciones normales, el dióxido de carbono (CO₂) suele excretarse a través de los pulmones. Por su parte, los riñones eliminan, mediante la excreción tubular, los protones (H⁺) originados como consecuencia de las principales fuentes metabólicas (no respiratorias). Estas fuentes son fundamentalmente la oxidación incompleta de grasas e hidratos de carbono, y la oxidación del azufre y de los metabolitos que contienen fósforo.

Alteraciones y Ecuación de Henderson-Hasselbalch

La mayor parte de los métodos utilizados actualmente para determinar la existencia de un desequilibrio ácido-base en el organismo están basados en la aplicación de la ecuación de Henderson-Hasselbalch.

Ecuación de Henderson-Hasselbalch para un Ácido Débil (HA)

Para un ácido débil (HA), la disociación se representa como:

HA ⇌ H⁺ + A⁻

La constante de disociación ácida (Kₐ) es:

Kₐ = [H⁺][A⁻] / [HA]

Despejando [H⁺]:

[H⁺] = Kₐ * [HA] / [A⁻]

Aplicando el logaritmo negativo a ambos lados y reordenando, obtenemos la ecuación de Henderson-Hasselbalch:

pH = pKₐ + log ([A⁻] / [HA])

Donde pKₐ = -log Kₐ.

Esta expresión es considerada la ecuación "estándar" de Henderson-Hasselbalch y puede ser aplicada, en el caso particular, para determinar las variaciones sufridas por el equilibrio ácido-base del organismo.

Aplicación al Ácido Carbónico en Sangre

Concretamente, en el caso del ácido carbónico de la sangre, la reacción que tiene lugar en el plasma es:

H₂O + CO₂ ⇌ H₂CO₃

H₂CO₃ ⇌ HCO₃⁻ + H⁺

Aplicando la ecuación de Henderson-Hasselbalch para este sistema:

pH = pKₐ + log ([HCO₃⁻] / [H₂CO₃])

Los protones (H⁺) que, como consecuencia de un proceso orgánico deteriorado, puedan ser liberados, son temporalmente tamponados por los distintos sistemas amortiguadores existentes en el organismo.

Cuando la cantidad de protones a neutralizar es excesiva, pueden generarse alteraciones del equilibrio de distinta gravedad que, en ocasiones, llegan a ser incluso incompatibles con la vida. Estos desequilibrios pueden ser por excesos o defectos de protones y generan en el organismo dos estados denominados acidosis y alcalosis.

Definiciones de Acidosis y Alcalosis

• Acidosis: Exceso de protones (H⁺) en la sangre, por encima de 44 nmol/L.
• Alcalosis: Déficit de protones (H⁺) en la sangre, por debajo de 35 nmol/L.

Valoración Clínica de las Alteraciones Ácido-Base

Para evidenciar la existencia de una situación de acidosis o alcalosis en el organismo, no es suficiente con determinar únicamente el ácido carbónico presente en el plasma, ya que:

1. Un valor bajo de ácido carbónico plasmático puede deberse tanto a una acidosis no primaria como a una alcalosis primaria.
2. Un valor alto de ácido carbónico en el plasma puede tener su origen en una alcalosis no primaria como en una acidosis primaria.