Por qué son necesarios los tampones y cómo funcionan
Durante la actividad vital normal, nuestro cuerpo genera continuamente una cantidad colosal de metabolitos. La norma fisiológica establece que se producen casi 20 veces más productos ácidos que básicos (alcalinos). La consecuencia de este desequilibrio es el predominio en el organismo de sistemas que aseguran la rápida neutralización, secreción y excreción del exceso de ácidos.
La primera línea de defensa está formada por los sistemas de amortiguación química. Son complejos móviles que se activan inmediatamente ante cualquier cambio en la concentración de iones de hidrógeno. Su principal principio de acción es la transformación de ácidos y bases fuertes en débiles. Gracias a su capacidad determinada y alta eficacia, son capaces de suavizar las fluctuaciones moderadas del equilibrio ácido-base en tan solo unas pocas decenas de segundos.
Principales sistemas tampones químicos
La capacidad amortiguadora total de la sangre se distribuye de forma desigual: el 57% es proporcionada por los eritrocitos y el 43% por el plasma. Se distinguen cuatro sistemas químicos principales:
- Sistema de la hemoglobina. Es el tampón de mayor capacidad, ya que representa más del 50% de la capacidad amortiguadora total de la sangre. Funciona exclusivamente dentro de los eritrocitos. La hemoglobina oxigenada (HbO_2) actúa como componente ácido; se disocia aproximadamente 80 veces más que la reducida (Hb), liberando iones de hidrógeno al medio y fijando cationes (principalmente potasio). La hemoglobina reducida actúa como componente básico. La tarea principal de este sistema es participar en el transporte de dióxido de carbono desde los tejidos hasta los pulmones.
- Sistema hidrocarbonatado (bicarbonato). Es el tampón clave de la sangre y del líquido extracelular. En el medio extracelular consiste en una mezcla de ácido carbónico y bicarbonato de sodio, mientras que dentro de las células las sales de sodio son sustituidas por sales de potasio y magnesio. Es un sistema abierto, estrechamente vinculado a la función de la respiración externa y de los riñones.
- Sistema proteico. Es el principal tampón intracelular, responsable de aproximadamente 3/4 de la capacidad del líquido intracelular. Está compuesto por una proteína de disociación débil con propiedades ácidas y una sal de base fuerte. Durante la acidosis, el exceso acumulado de ácidos interactúa con la sal de la proteína, dando como resultado una sal neutra y un ácido débil.
- Sistema fosfato. Representa alrededor del 8% de la capacidad total. Su papel en la sangre propiamente dicha es pequeño, pero desempeña un papel sustancial dentro de las células y en los túbulos renales debido a la alta concentración de fosfatos. El componente alcalino es el hidrogenofosfato de sodio (Na_2HPO_4) y el ácido es el dihidrogenofosfato de sodio (NaH_2PO_4).
| Sistema tampón | Plasma sanguíneo (%) | Eritrocitos (%) |
|---|---|---|
| Hidrocarbonatado | 35 | 18 |
| Hemoglobina | — | 35 |
| Proteico | 7 | — |
| Fosfato | 1 | 4 |
Compensación fisiológica y alteraciones del EAB
Si los tampones químicos no logran hacer frente a la carga, se activan los mecanismos de regulación fisiológica (orgánicos). En ellos participan los pulmones, los riñones, el hígado y el tracto gastrointestinal. A diferencia de las reacciones químicas, la compensación orgánica requiere bastante más tiempo para lograr su efecto: desde unos pocos minutos hasta varias horas.
Ante diversas patologías, surgen alteraciones primarias específicas del EAB que el organismo compensa mediante reacciones opuestas:
- Acidosis respiratoria. De forma primaria, disminuye el pH y aumenta la presión parcial de dióxido de carbono (pCO_2). Como compensación, los riñones comienzan a retener activamente bicarbonato (HCO_3^-).
- Alcalosis respiratoria. De forma primaria, aumenta el pH y disminuye el pCO_2. Los riñones responden con una eliminación aumentada de bicarbonato del organismo.
- Acidosis no respiratoria (metabólica). Se caracteriza por una caída del pH y una disminución del nivel de bicarbonato. Se pone en marcha la hiperventilación pulmonar para eliminar el exceso de ácido carbónico (disminución del pCO_2).
- Alcalosis no respiratoria (metabólica). Ante el incremento del pH y del bicarbonato, los pulmones reducen la ventilación (hipoventilación) para acumular dióxido de carbono.
En situaciones críticas (insuficiencia cardíaca, respiratoria o renal aguda, shock, coma), los huesos acuden en ayuda. Funcionan como un enorme depósito para los sistemas tampones, conteniendo una gran cantidad de sales de ácido carbónico (carbonatos de calcio, sodio y potasio). Ante un aumento agudo del contenido de ácidos, el tejido óseo es capaz de aportar entre el 30% y el 40% de toda la capacidad amortiguadora del organismo.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Cuáles son los valores normales de pH de la sangre arterial y venosa?
Los valores normales de pH sanguíneo son de 7,35 para la sangre venosa y de 7,45 para la arterial. Este parámetro pertenece a las constantes fisiológicas estrictas que se mantienen en el organismo prácticamente sin variabilidad. El mantenimiento del equilibrio ácido-base en un nivel determinado se asegura mediante varios mecanismos: sistemas de amortiguación química, la respiración a través de la eliminación de dióxido de carbono, y los riñones mediante la regulación de la reabsorción de bicarbonatos y la secreción de iones de hidrógeno. Cualquier desviación del pH fuera de estos valores de referencia indica patología y conduce al desarrollo de acidosis o alcalosis.
¿Mediante qué mecanismo bioquímico se produce la reabsorción de bicarbonato en los túbulos renales?
La reabsorción de bicarbonato en los túbulos renales se lleva a cabo mediante el mecanismo de atracción electrostática hacia los iones de sodio y potasio. Este proceso está intrínsecamente ligado a la actividad enzimática en las células epiteliales, donde la enzima anhidrasa carbónica descompone el ácido carbónico. La reabsorción de los iones de bicarbonato hacia la sangre es de importancia crítica para mantener su reacción alcalina. Paralelamente, se excretan iones de hidrógeno a la luz tubular, los cuales entran en una reacción tampón con el hidrogenofosfato de sodio filtrado, asegurando la eliminación de los ácidos.
¿Qué sistemas tampones constituyen la base del líquido intracelular?
La base del líquido intracelular está compuesta por tres tipos principales de sistemas tampones:
- Sistema proteico: es el principal tampón intracelular, responsable de aproximadamente 3/4 de la capacidad del líquido intracelular. Incluye una proteína de baja disociación con propiedades ácidas.
- Sistema fosfato: desempeña un papel sustancial en la regulación del equilibrio ácido-base dentro de las células debido a la alta concentración de fosfatos en comparación con el medio extracelular.
- Sistema carbonatado (hidrocarbonatado): dentro de las células, este sistema incluye sales de potasio y magnesio en lugar de sales de sodio.
Cómo recordar fácilmente la compensación del EAB: «El culpable no es quien corrige». En las alteraciones respiratorias (pulmonares), los riñones asumen la compensación (cambian el nivel de bicarbonato), mientras que en los trastornos metabólicos (no respiratorios), los pulmones acuden al rescate (modifican la ventilación).
Preguntas de clases y exámenes
¿Cuál es el tampón sanguíneo más potente?
Hemoglobina. Representa más del 50% de la capacidad amortiguadora total de la sangre y funciona exclusivamente dentro de los eritrocitos.
¿Por qué se denomina sistema abierto al hidrocarbonatado?
Porque sus componentes son regulados constantemente por órganos externos: los pulmones controlan el nivel de dióxido de carbono y los riñones mantienen el contenido necesario de anión bicarbonato.
¿Qué papel desempeñan los huesos en la regulación del pH?
El tejido óseo actúa como un depósito de reserva de sales de ácido carbónico. En estados agudos (shock, coma, insuficiencia orgánica), los huesos liberan carbonatos, aportando hasta un 30–40% de la capacidad amortiguadora.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de acción del tampón proteico en la alcalosis
- Papel del hígado y del tracto gastrointestinal en la regulación fisiológica del EAB
- Características del funcionamiento del tampón fosfato en los túbulos renales
- Diferencias entre el tampón hidrocarbonatado intracelular y extracelular
- Transporte de dióxido de carbono por el sistema de la hemoglobina
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