Acid-base Balance
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Este documento resume los conceptos fundamentales del equilibrio ácido-base, incluyendo la historia, modelos como el de Stewart y Henderson-Hasselback, y las herramientas de Whittier/Rutecki para resolver problemas acido-base. Explica cómo los pulmones, riñones y diferentes amortiguadores mantienen el pH sanguíneo a través de la regulación del CO2, HCO3 y la excreción de amonio.
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- 1. Equilibrio acido-base Ricardo Poveda Jaramillo Fellow Anestesia Cardiovascular Universidad CES
- 2. Motivación • 78% de los pacientes de cuidado critico • 65-89% de mortalidad Morgan TJ. Clinical review: The meaning of acid-base abnormalities in the intensive care unit - effects of fluid administration. Crit Care 2005;9:204-211.
- 8. Conceptos basicos pH = 6,1 + log HCO3 0.03 x PCO2 donde HCO3 es en miliequivalentes/lt y PCO2 es en milímetros de mercurio. CO2 + H2O↔H2CO3↔H+ + HCO3
- 9. ¿Sí el hueso y las proteínas pueden ser buffers para los cambios en el pH sistémico por qué es importante el buffer CO2 /HCO3? Este sistema de amortiguación es fisiológicamente más importante debido a: 1. Su capacidad cuantitativa para amortiguar cargas ácidas o alcalinas 2. Debido a la capacidad de regulación de HCO3 y PCO2 por los riñones y pulmones, respectivamente.
- 10. Amortiguadores plasmáticos 50% 30% 13% 7% Bicarbonato Hemoglobina Proteinas Fosfatos
- 11. El reto [H⁺] = 36-44nmol/Lt pH = 7,357-7444 15000 mmol/ día CO2 70 mmo l ácidos fijos
- 12. El cómo
- 13. Amortiguador respiratorio Hamm LL, Nakhoul N, Hering-Smith KS. Acid-Base Homeostasis. Clin J Am Soc Nephrol. 2015 Dec 7;10(12):2232-42.
- 14. ¿Cuál es el reto para los riñones?
- 15. Amortiguador renal Hamm LL, Nakhoul N, Hering-Smith KS. Acid-Base Homeostasis. Clin J Am Soc Nephrol. 2015 Dec 7;10(12):2232-42. 4.5 mol HCO3 son filtrados por día([HCO3] de 25 mM/L x GFR 0.120 L/min x 1440 min/d)
- 16. Reabsorción del bicarbonato Hamm LL, Nakhoul N, Hering-Smith KS. Acid-Base Homeostasis. Clin J Am Soc Nephrol. 2015 Dec 7;10(12):2232-42.
- 17. Acidificación en el túbulo distal Hamm LL, Nakhoul N, Hering-Smith KS. Acid-Base Homeostasis. Clin J Am Soc Nephrol. 2015 Dec 7;10(12):2232-42.
- 18. Acidosis crónica Aumenta la transcripción y la producción de mRNA Aumenta la producción de proteínas de transporte adicionales (NHE3 y NBCe1- A)
- 19. ¿Qué otros factores regulan la reabsorción de bicarbonato? ①Depleción de potasio ②Disminución de liquido extracelular ③Agonistas adrenérgicos ④Angiotensina II ⑤Endotelina 1 Hamm LL, Nakhoul N, Hering-Smith KS. Acid-Base Homeostasis. Clin J Am Soc Nephrol. 2015 Dec 7;10(12):2232-42.
- 20. …but it is not quite enough
- 21. La excreción neta de ácido por los riñones se produce por dos procesos: 1. Excreción de ácido titulable, y 2. Excreción de amonio (NH4) *La capacidad de la nefrona para excretar ácido como protones libres es limitada (la concentración de protones [H+], incluso en una orina pH 4,5 es <0,1 mEq)
- 22. Excreción neta de ácido
- 23. Excreción neta de ácido 66% 34% Amonio Acidos titulables
- 24. Desempeño de los ácidos titulables y el amonio en la excreción neta de acido Hamm LL, Nakhoul N, Hering-Smith KS. Acid-Base Homeostasis. Clin J Am Soc Nephrol. 2015 Dec 7;10(12):2232-42.
- 26. Producción de amoniaco en el túbulo proximal Hamm LL, Nakhoul N, Hering-Smith KS. Acid-Base Homeostasis. Clin J Am Soc Nephrol. 2015 Dec 7;10(12):2232-42.
- 28. ¿Qué factores aumentan la secreción de amonio? ①Acidosis metabólica crónica ②Hipokalemia ③Angiotensina II Hamm LL, Nakhoul N, Hering-Smith KS. Acid-Base Homeostasis. Clin J Am Soc Nephrol. 2015 Dec 7;10(12):2232-42.
- 29. Modelos para interpretar el equilibrio acido-base
- 31. Sigaard-Andersen • 1960 • Utiliza la sangre capilar para determinar el equilibrio ácido-base basados en la ecuación de van Slyke. • Se destaca el uso del exceso o déficit de base (BE) (número de miliequivalentes adicionales de ácido o base que se deben agregar a un litro de sangre para normalizar el pH a una temperatura de 37 ◦C). Para su cálculo se tiene en cuenta: 1. PaCO2 2. pH • BE se divide en: 1. BE 2. BE estándar (SBE): la máquina de gases la calcula, estimando una Hb de 5 g/dl en el líquido extracelular. • Interpretación: 1. Un déficit de base (SBE negativo) corresponde a una SID positiva -> representa la presencia de aniones no medidos (p. ej., Lactato), 2. Un SBE positivo: corresponde a una SID negativa.
- 33. Inconvenientes • Falla en reproducirse en vivo • Utilizable en liquido extracelular • Diferentes buffers en diferentes espacios
- 34. Modelo de Stewart • Finales de 1970 y principios de 1980-> Peter Stewart, fisiólogo canadiense • Modelo matemático: considera los fluidos corporales como un sistema fisicoquímico, que sigue 3 principios fundamentales: 1) Conservación de la carga eléctrica 2) Conservación de la masa 3) Ley de acción de masas. Morgan TJ. Clinical review: The meaning of acid-base abnormalities in the intensive care unit - effects of fluid administration. Crit Care 2005;9:204-211.
- 35. Enfoque de Stewart • El HCO3 se replantea como una variable dependiente • Los cambios en la [H+] solo pueden darse modificando 3 variables: 1. PaCO2: la presión ejercida por el CO2 en sangre arterial dentro de la mezcla de gases 2. Concentración total de ácidos débiles no volátiles ([ATOT]): albumina, fosfatos inorgánicos y HCO3 (iones débiles), que están parcialmente disociados en el tampón sanguíneo 3. Diferencia entre iones fuertes (SID): Es la diferencia entre la suma de las concentraciones de las cargas positivas fuertes (cationes) y las concentraciones de las cargas negativas fuertes (aniones) del plasma, siendo los más importantes el sodio, el potasio, el calcio, el magnesio, el cloro y el lactato. Morgan TJ. Clinical review: The meaning of acid-base abnormalities in the intensive care unit - effects of fluid administration. Crit Care 2005;9:204-211.
- 36. Enfoque de Stewart • Para determinar el componente metabólico: 1. Calcular primero la SID aparente (SIDa) = ([Na+] + [K+] + [Mg+2] + [Ca+2]) − ([Cl−] + [lactato−]) 2. La SID efectiva (SIDe) = [(2,46 × 10−8) × (PCO2/10−pH)] + [[albúmina]g/L × 0,123 × (pH− 0,631)] + [[fosfatos]mmol/L × 0,309 × (pH−0,469)] 3. Se calcula el SIG = SIDa − SIDe 4. Se indica la presencia de otros aniones débiles no medidos como: los cetoácidos, los sulfatos, los uratos, el citrato, el piruvato, el acetato y el gluconato. Morgan TJ. Clinical review: The meaning of acid-base abnormalities in the intensive care unit - effects of fluid administration. Crit Care 2005;9:204-211.
- 38. Enfoque de Stewart Interpretación: 1. Normalmente en plasma hay un exceso de cationes, por lo que la SID es un valor positivo, generalmente entre 40 y 48 mEq/L. Un aumento de SID corresponde a un incremento del pH (alcalosis) y una disminución de la SID corresponde a un descenso del pH (acidosis). 2. El SIG es igual a cero cuando a la [Cl−] y a la [lactato-] solo se les suman los tampones plasmáticos (bicarbonato, albúmina y fosfatos); en otros términos SIG = 0, si SIDa = [HCO3−] + [albúmina] + [HPO3] 3. El valor normal del SIG es < 2 mEq/L y cuando está por arriba de estos valores hay aniones no medidos diferentes al lactato condicionando acidosis. Morgan TJ. Clinical review: The meaning of acid-base abnormalities in the intensive care unit - effects of fluid administration. Crit Care 2005;9:204-211.
- 40. Modelo de Henderson-Hasselback • [H⁺] x [HCO₃] = k x PCO₂ pH = 6,1 + log HCO3 0.03 x PCO2
- 41. Problemas ①No considera todos los factores que influyen en la [H+] ②No explica las complejas anormalidades metabólicas del equilibrio ácido–base
- 42. Whittier/Rutecki tool Valores normales a considerar 1.pH 7,40-7,44 2.pCO2 40-44 mmHg 3.Potasio 3,8-4,4mEq/L 4.Bicarbonato 25 mEq/L 5.Cloro 99-104 mEq/L 6.Anion Gap 3-10 7.Albumina 4 gr/dl Whittier WL, Rutecki GW. Primer on clinical acid-base problem solving. Dis Month 2004;50:117-162.
- 43. Regla 1: Determinar el estado del pH • <7.400 acidemia • >7.440 alcalemia Whittier WL, Rutecki GW. Primer on clinical acid-base problem solving. Dis Month 2004;50:117-162.
- 44. Regla 2: Determinar si el proceso primario es respiratorio, metabólico o mixto Whittier WL, Rutecki GW. Primer on clinical acid-base problem solving. Dis Month 2004;50:117-162.
- 45. REGLA 3: CALCULAR EL ANION GAP AG = Na⁺ – (HCO₃⁻ + Cl⁻) Por cada 1gr/dL de albumina por debajo de lo normal (4mg/dL) adicionar 2,5 al anion gap calculado o Anion Gap >10 puede indicar acidosis metabólica o Anion Gap >20 siempre indica acidosis metabólica Whittier WL, Rutecki GW. Primer on clinical acid-base problem solving. Dis Month 2004;50:117-162.
- 46. Regla 4: Determinar si la compensación es apropiada; si no, existe un proceso secundario Whittier WL, Rutecki GW. Primer on clinical acid-base problem solving. Dis Month 2004;50:117-162.
- 47. Regla 5: Calcular el delta gap: Determine si los aniones en sangre están en una relación 1:1 Δ AG/ Δ[HCO₃] En la acidemia metabólica cada 1 punto de incremento en el anion gap debe asociarse a un descenso de 1 mEq/L del bicarbonato. Pueden pasar dos cosas: 1. <1: considerar una acidosis metabólica con anion gap normal sobreagregada 2. >1: considerar una alcalosis metabólica sobreagregada Whittier WL, Rutecki GW. Primer on clinical acid-base problem solving. Dis Month 2004;50:117-162.
- 48. Si hay acidosis metabólica sin anion gap elevado: Regla 6 Calcular el delta gap urinario: ¿por dónde se esta pérdiendo el bicarbonato? AGU = (UNa⁺ + UK⁺) – UCl⁻ 10-20:Diarrea < 10: Acidosis tubular renal Whittier WL, Rutecki GW. Primer on clinical acid-base problem solving. Dis Month 2004;50:117-162.
- 49. Regla 7 Determinar potasio sérico •Bajo: Acidosis tubular Renal Tipo I o II •Alto: Acidosis tubular Renal Tipo IV Whittier WL, Rutecki GW. Primer on clinical acid-base problem solving. Dis Month 2004;50:117-162.
- 50. Causas de acidosis metabólica con anion gap elevado ① Cetoacidosis diabética ② Acidosis láctica ③ Cetoacidosis alcohólica ④ Falla renal crónica avanzada ⑤ Intoxicación por salicilatos ⑥ Intoxicación por etilenglicol ⑦ Intoxicación por metanol Whittier WL, Rutecki GW. Primer on clinical acid-base problem solving. Dis Month 2004;50:117-162.
- 51. Causas de acidosis metabólica con anion gap normal ① ATR tipo I (distal) ② ATR tipo II (proximal) ③ ATR tipo IV ④ Acidosis dilucional ⑤ Falla renal crónica ⑥ Tratamiento de la cetoacidosis diabética ⑦ Diarrea Whittier WL, Rutecki GW. Primer on clinical acid-base problem solving. Dis Month 2004;50:117-162.
- 52. Aproximación algorítmica de los trastornos acido-base asociados a hipokalemia Whittier WL, Rutecki GW. Primer on clinical acid-base problem solving. Dis Month 2004;50:117-162.
- 53. Gracias “Three Rules of Work: Out of clutter find simplicity; From discord find harmony; In the middle of difficulty lies opportunity.” Albert Einstein
Notas del editor
- Black explored the properties of a gas produced in various reactions. He found that limestone (calcium carbonate) could be heated or treated with acids to yield a gas he called "fixed air." He observed that the fixed air was denser than air and did not support either flame or animal life. Black also found that when bubbled through an aqueous solution of lime (calcium hydroxide), it would precipitate calcium carbonate. He used this phenomenon to illustrate that carbon dioxide is produced by animal respiration and microbial fermentation.
- He studied the chemistry of combustion and of respiration, and conducted experiments in physiology.
- He is usually credited with the discovery of oxygen, having isolated it in its gaseous state, although Carl Wilhelm Scheele and Antoine Lavoisier also have a claim to the discovery. However, Priestley's determination to defend phlogiston theory and to reject what would become the chemical revolution eventually left him isolated within the scientific community.
- Described the phenomenon, now called the Bohr effect, whereby hydrogen ions and carbon dioxide heterotopically decrease hemoglobin's oxygen-binding affinity. This regulation increases the efficiency of oxygen release by hemoglobin in tissues, like active muscle tissue, where rapid metabolization has produced relatively high concentrations of hydrogen ions and carbon dioxide.
- Arrhenius proposed definitions for acids and bases, in 1884. He believed that acids were substances that produce hydrogen ions in solution and that bases were substances that produce hydroxide ions in solution.
- Typical high–animal protein Western diets and endogenous metabolism produce acid, typically on the order of 1 mEq/kg body wt per day or approximately 70 mEq/d for a 70-kg person. Phosphoric acid and sulfuric acid are significant products of this normal metabolism of dietary nutrients, such as proteins and phospholipids. To maintain acid-base homeostasis, these nonvolatile acids must be excreted by the kidney. Other nonvolatile acids, such as ketoacids and lactic acids, are produced in pathologic conditions.
- El valor normal de SIDa es de 40 a 42.