Mecanismo respiratorio (Ventilación pulmonar)
El sistema respiratorio proporciona una compensación rápida de las alteraciones del EAB. Este proceso está controlado por el centro respiratorio, que responde a la concentración de iones de hidrógeno ($H^+$) y a la presión parcial de dióxido de carbono ($pCO_2$).
En caso de acidosis (acidificación del medio):
- La concentración de $H^+$ en la sangre y en el líquido extracelular del cerebro aumenta.
- Esto estimula los quimiorreceptores centrales y periféricos.
- Se activan las neuronas de la región inspiratoria del centro respiratorio.
- Se desarrolla hiperventilación: la respiración se vuelve más frecuente y profunda.
- El organismo se deshace activamente del $CO_2$, lo que conduce a una caída en el nivel de ácido carbónico ($H_2CO_3$) y a una disminución en la cantidad de iones de hidrógeno libres.
En caso de alcalosis (alcalinización del medio), el proceso ocurre en dirección inversa:
- El nivel de $H^+$ disminuye, lo que reduce la actividad de las neuronas inspiratorias.
- Se produce hipoventilación (disminución de la ventilación alveolar).
- El dióxido de carbono se retiene en la sangre y la cantidad de $H_2CO_3$ aumenta.
- El ácido carbónico se disocia, liberando iones de hidrógeno y elevando su concentración hasta la normalidad.
La dependencia cuantitativa aquí es sumamente estricta: si el pH cae 0,1, el volumen de ventilación se duplica exactamente. Por el contrario, al aumentar el pH en 0,1, la ventilación se reduce a la mitad. La principal ventaja del mecanismo pulmonar es su velocidad: la normalización del nivel de $H^+$ se produce en cuestión de minutos.
Mecanismo renal (Función excretora)
Los riñones regulan el equilibrio ácido-base de forma más lenta que los pulmones, pero realizan una labor fundamental al modificar la composición iónica. Todos los eventos clave se desarrollan en los túbulos renales.
El mecanismo consta de dos procesos opuestos:
- Reabsorción: el retorno al torrente sanguíneo de bicarbonato ($HCO_3^-$) y otros metabolitos útiles procedentes de la orina primaria.
- Secreción: la excreción activa de iones de hidrógeno ($H^+$) hacia la luz tubular. Este proceso está acoplado a la reabsorción de iones de sodio ($Na^+$).
La intensidad de estos procesos no es constante. Se adapta con flexibilidad a las necesidades actuales del organismo: ante alteraciones del EAB, los riñones pueden potenciar o debilitar la reabsorción de bases y la secreción de ácidos.
Función metabólica del hígado
El hígado asume la tarea crucial de la neutralización metabólica de los ácidos, evitando que se acumulen en el organismo.
En los hepatocitos ocurren continuamente las siguientes reacciones que afectan el EAB:
- Oxidación de diversos ácidos orgánicos.
- Desaminación de aminoácidos (eliminación del grupo amino).
- Síntesis de urea, para cuya formación se utilizan amoníaco y cloruro de amonio.
Mecanismos de regulación auxiliares
Además de los pulmones, los riñones y el hígado, sistemas adicionales participan en el mantenimiento del pH, cuyo papel se considera auxiliar:
- Sudoración: a través del sudor, la piel es capaz de eliminar un cierto volumen de productos metabólicos tanto ácidos como básicos.
- Tracto digestivo: el páncreas secreta jugo pancreático rico en bicarbonatos ($HCO_3^-$) hacia la luz intestinal. Además, una parte de los ácidos y álcalis puede ser excretada directamente a través del tracto gastrointestinal.
- Eslabón externo de autorregulación: son las respuestas conductuales humanas: comportamiento alimentario, de ingestión de líquidos y de sales. A través de ellas, el organismo obtiene agua, sales y nutrientes del exterior (de forma exógena), lo que también influye en el balance ácido-base final.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué enzimas aseguran el proceso de secreción de iones de hidrógeno y reabsorción de bicarbonato en los riñones?
Los procesos de secreción de iones de hidrógeno y reabsorción de bicarbonato en los túbulos renales son llevados a cabo por la enzima anhidrasa carbónica.
Bajo la acción de esta enzima, en las células epiteliales de la nefrona se produce la descomposición del ácido carbónico. Los iones de bicarbonato resultantes se reabsorben hacia la sangre debido a la atracción electrostática con los iones de sodio y potasio, lo cual es necesario para mantener la reacción alcalina de la sangre. Al mismo tiempo, los iones de hidrógeno se secretan hacia la orina, donde se unen al hidrogenofosfato de sodio filtrado. La eliminación de protones de la sangre previene el desarrollo de la acidificación del organismo (acidosis) y condiciona la formación de una reacción ácida en la orina final.
¿Qué sistemas tampón de la sangre responden primero a los cambios en la concentración de iones de hidrógeno?
Los primeros en responder inmediatamente a un cambio en la concentración de iones de hidrógeno son los sistemas tampón químicos de la sangre.
Constituyen un mecanismo móvil de compensación urgente capaz de eliminar alteraciones moderadas del equilibrio ácido-base en un intervalo de 10 a 40 segundos. Se distinguen los siguientes sistemas principales:
- Sistema bicarbonato: compuesto por ácido carbónico y bicarbonatos (en una proporción de 1:20), es el principal sistema tampón del plasma.
- Sistema fosfato: incluye sales de fosfatos mono y disustituidos.
- Sistema proteico: basado en el carácter anfótero de las proteínas, capaces de unirse a iones de hidrógeno o hidroxilo.
- Sistema de la hemoglobina: incluye hemoglobina reducida y oxigenada, y proporciona el 75 % de la capacidad tampón total de la sangre.
Recordar la respuesta pulmonar es sencillo: «Acidosis: exhalamos el exceso (hiperventilación). Alcalosis: retenemos lo necesario (hipoventilación)».
Preguntas de clases y exámenes
¿Cómo responde el centro respiratorio a una variación del pH exactamente de 0,1 unidades?
Existe una relación clara: cuando el pH disminuye 0,1, el volumen de ventilación pulmonar se duplica, y cuando aumenta 0,1, se reduce exactamente a la mitad.
¿En qué región de la nefrona se produce la regulación del EAB?
Los principales procesos de regulación, incluida la reabsorción de bicarbonatos y la secreción de iones de hidrógeno, tienen lugar en los túbulos renales.
¿Qué reacciones conductuales se clasifican como mecanismos de autorregulación del pH?
Estos incluyen el comportamiento alimentario, de ingestión de agua y de sales, que aseguran la ingesta exógena de las sustancias necesarias para el equilibrio.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de sensibilidad de los quimiorreceptores periféricos y centrales
- Bioquímica de la síntesis de urea en el hígado como método de neutralización
- Bombas iónicas de los túbulos renales: intercambio de hidrógeno por sodio
- El papel del jugo pancreático en la amortiguación del quimo
Estudia el tema completo en el curso de «Fisiología»
Aquí tienes un resumen. En el curso encontrarás todo lo que preguntan en clase y en el examen.
- Guía metodológica completa sobre el tema «Mecanismos fisiológicos de regulación del pH» y otras 4.128 páginas de la asignatura
- Ejercicios y pruebas después de cada tema, igual que en el examen práctico
- El tutor de IA responderá a tus preguntas sobre el tema en cualquier momento
- 118 videotutoriales de la asignatura
Otros temas de la sección «Sangre»
Videolecciones gratuitas: fisiologíaLecciones breves con apuntes, sin registro.
Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.