PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DEL PLASMA

Los cambios del medio externo no afectan la composición y las propiedades físico-químicas del plasma. Estas conservan su constancia dentro de un estrecho rango

de variaciones, gracias a la acción de los diversos mecanismos reguladores de la homeostasis, descritos en capítulos anteriores. Esta constancia se refiere no sólo a la concentración plasmática de iones de hidrógeno (isohidria) y de otros iones (isoionia), sino también a la presión osmótica (isoosmosis), el volumen (isovolemia) y otras características.
Para comprender los procesos reguladores que aseguran la composición constante del plasma, es indispensable aclarar previamente ciertos conceptos. Si se separa una solución de su solvente (A) mediante una membrana permeable para el solvente, pero no parados solutos, el solvente pasará desde el compartimiento A a B (Fig. 13) a través de la membrana, por un proceso de osmosis. Se puede impedir este paso,


aplicando sobre la solución en B una determinada presión, cuya magnitud corresponde a la presión osmótica de esta solución. Si en otro experimento se colocan en un tubo dos soluciones de diferente concentración, separadas por un émbolo semipermeable (Fig. 1 4), el agua pasará de la solución de menor a la de mayor concentración, o sea, de B a A , hasta que las concentraciones se igualen. Aumenta consecuentemente el volumen de la solución más concentrada y disminuye cl de la menos concentrada, desplazándose el émbolo hacia el compartimiento de menor concentración. La presión externa requerida para impedir cl desplazamiento del émbolo, es igual a la presión osmótica diferencial entre ambas soluciones y su magnitud es directamente proporcional a la diferencia de concentración entre ambas.
Si se aplica una fuerza externa, que haga avanzar el émbolo en contra de la presión osmótica, es decir, que haga pasar agua de la solución de mayor a la de menor concentración, aumenta la concentración de la solución más concentrada y disminuye al mismo tiempo su volumen. La solución menos concentrada disminuye en este caso más su concentración y aumenta simultáneamente su volumen. Este proceso es la ) "ultrafiltración".
Es importante conocer la presión osmótica de los líquidos en los diferentes compartimientos del cuerpo. El organismo trata de equilibrar las diferencias osmolares mediana el flujo de agua a través de las membranas celulares. La dirección de este flujo depende de la relación entre las presiones osmótica e hidrostática en ambos lados de la membrana, como se destaca de los experimentos recién mencionados.
Uno de los . factores básicos en determinar la dirección del flujo de agua es la concentración fónica de los líquidos del cuelgo. El conocimiento de la composición del plasma es, por lo tanto, de importancia. La tabla I muestra la concentración fónica plasmática, expresada en mg% y en mEq/litro.
Tabla 1
COMPOSICIÓN ELECTROLITICA DEL PLASMA

CATIONES	mg%	mEq/1	ANIONES	mg%	mEq/1	NO ELECTROLITOS	mg%
Sodio	328	143	Cloro	365	103	Glucosa	100
Potasio	18	5	Bicarbonato	61	27	Carbamidos	40
Calcio	10	5	Fosfato	4	1	CO2	23*
Magnesio	2	2	Sulfato	2	1
			Ac. Orgánicos		6
			Proteínas	8	16
	Total 155 mEq			Tabla 154 mEq

*Se trata de volúmenes %

La concentración de iones H + en el plasma merece, por su importancia en la patología, algunas palabras adicionales. Su concentración plasmática en el hombre es de aproximadamente 4 x lo-8 g mol/litro, lo que corresponde a pH sanguíneo de 7.4. Este valor sufre sólo variaciones de poca monta, gracias a mecanismos o sistemas tampones formados por ácidos débiles y por sus aniones que ligan H + y OH respectivamente.

Para comprender el mecanismo íntimo del funcionamiento de estos sistemas tampones, es indispensable el conocimiento de ciertos conceptos básicos ya discutidos, pero que estimamos importante recordar resumidamente aquí. Entre ellos, cabe señalar que el 6o% del organismo humano está formado por agua. E1 volumen de agua que se encuentra en el interior de las células, es mayor que en los espacios extracelulares. Esta asimetría entre los espacios intra y extracelular se refiere no sólo al volumen, sino también a la composición de los líquidos respectivos. Esta diferencia se debe, como ya se ha mencionado (véase Pág. 24) a) comportamiento de la membrana que los separa, cuya permeabilidad es selectiva.
El Na+ penetra permanentemente a la célula, pero es transportado hacia afuera por un sistema enzimático, la »bomba de sodio«, que al mismo tiempo facilita la entrada de K+ . Si bien la concentración de Na+ y K+ es diferente en el espacio intra y extracelular, la proporción solutos/solvente se mantiene igual, es decir, la osmolaridad en ambos espacios es igual.
La composición, temperatura, osmolaridad, etc., .de los líquidos corporales se mantiene en un equilibrio dinámico que depende de los ingresos y egresos de sus componentes. Este equilibrio puede mantenerse sólo mientras los ingresos son exactamente iguales a los egresos. Por ejemplo, si las pérdidas de agua de un adulto en condiciones fisiológicas y en 24 horas son de 2.350 ml/día (riñones (orina) .1.200 ml; piel (sudoración) 400 ml; pulmones (respiración) 600 ml; tubo digestivo (heces) 15o ml) y los ingresos con los alimentos totalizan en el mismo lapso un volumen igual, el balance acuoso del organismo es equilibrado. La eliminación de agua por los riñones es, hasta cierto límite, regulable. Una cantidad mínima de orina (más o menos unos 400 ml/24 hrs) debe ser obligatoriamente excretada porque e) organismo se libera con ella de los catabolitos. La pérdida de agua por otras vías (sudoración, perspiración, respiración, deposiciones) son, en oposición a la orina, egresos independientes en alto grado de la ingestión. Su volumen alcanza . 150 ml/ 24 hrs.


El sudor es una solución hipoosmolar, es decir, contiene menor cantidad de Na + , Cl y K+ que el plasma. El agua que se pierde por la respiración, en forma de vapor de agua, carece casi totalmente de electrólitos y las deposiciones son muy pobres en ellos.
Además de los líquidos intravascular e intersticial, el líquido extracelular comprende los llamados líquidos transcelulares, tales como cefalorraquídeo, pleural, peritoneal, intraocular, sinovial, cuya composición es muy variable.


El organismo tiende a toda costa a conservar un balance equilibrado de Na+ y agua. Dispone para este fin de un órgano elector que es el riñón y de un sistema complejo de receptores y mecanismos reguladores hormonales ,y nerviosos. Lo mismo vale para el equilibrio de K' , cuya regulación está descrita en el capítulo de Endocrinología.
Para comprender los mecanismos que mantienen el equilibrio ácido-base del organismo, es indispensable el conocimiento de algunos conceptos fundamentales. Primeramente debemos definir qué se entiende por un ácido o por una base. Ácido es toda sustancia capaz de entregar iones H' , y base es aquella que puede captarlos. Tanto los ácidos como las bases se disocian al estar en solución en la siguiente forma:

HA (ácido) H + + AOA (base) O + + A

La carga negativa producida por la disociación de una base, es capaz de ligar un ion hidrógeno y formar un ácido (A - + H+ = HA)


Existe entre la forma no disociada y disociada de una sustancia, un punto de equilibrio que es específico y que depende de su constante de disociación. Se dice que un ácido o base es fuerte o débil según su constante de disociación, ya que al disociarse, ceden o captan un mayor número de iones de H+. Así, por ejemplo, el ácido clorhídrico es un ácido fuerte, porque su constante de disociación es alta, mientras el ácido acético es un ácido débil, por tener una constante de disociación baja. Se expresa esta propiedad de los ácidos y bases mediante una flecha cuya longitud indica el grado de disociación:

HC1 H+ + C1CH3CUOH H+ + CH3COO

La concentración del ion H+, producto de la disociación, puede expresarse en equivalentes (Eq) por litro. La concentración de H+ en los líquidos del organismo es muy pequeña, del orden de 1 x 10 , o sea, 1 x 10 Eq/litro. Para evitar las complicaciones que el trabajo con exponentes negativos significa, se creó el concepto de pH, que es por lo tanto un concepto artificial. Tiene un valor de 7.
El ácido carbónico se disocia fácilmente, de acuerdo con su constante de disociación

K = (H ) (HCU3)
.........H2CU3

De esta ecuación se puede calcular

H+ = K (H2CO3)
.............. HCO2

Para no trabajar con exponentes negativos, se convierte la ecuación anterior en

pH = pK + log(HCO3)= pK + log (HCO2)
................... H2CO3 .................(CO2)

que es la llamada ecuación de Hasselbach-Henderson.
Si bien el uso del pH eliminó la inconveniencia de tener que trabajar can exponentes negativos, creó algunas dificultades. Para evitarlas se ha introducido en los últimos años la expresión antigua de la concentración de iones H + en nanoequivalentes/litro, siendo un nanoequivalente la mil millonésima parte (1 x 10- 9) de un Eq.
Se acepta que el agua es neutra toda solución cuya concentración de iones de H+ es igual a la del agua, es neutra.


Los iones de W están presentes en todos los líquidos del organismo, siendo su concentración diferente en cada compartimiento. Así, por ejemplo, en el plasma y en el líquido extracelular el pH es alrededor de 7.37 a 7.42, mostrando fluctuaciones de poca monta. Pero en los líquidos transcelulares su oscilación es muy marcada; por ejemplo, en el jugo gástrico es menor que 2 y en el jugo pancreático es mayor que 10.
El pH de los líquidos intracelulares muestra también variaciones amplias: en el líquido intracelular de la próstata es alrededor de .1.5, mientras en el de los osteoblastos es mayor que 8. La constancia de la concentración de pH de los líquidos tanto extra como intracelulares, es de importancia vital. Su alteración puede llegar a destruir los tejidos, y alteraciones pequeñas pueden ya influir en forma importante en su capacidad funcional. Las variaciones del pH del líquido extracelular no modifican el pH del líquido intracelular o lo hacen sólo lentamente, debido a que los iones H+ pasan difícilmente por la membrana celular. La regulación del equilibrio ácido-base se hace, por lo tanto, fundamentalmente a nivel de los líquidos extracelulares. Los iones H+ provienen del metabolismo intermediario, dado que los productos finales de la combustión de los hidratos de carbono, grasas y proteínas ingeridas, son H+ y CO2. Entre los compuestos finales del metabolismo proteico se producen ácidos fuertes no volátiles (H2S04, H3P04) y un ácido volátil débil (H2CO3).


Los ácidos volátiles producidos en 24 horas fluctúan entre 17-20 mEq y los no volátiles entre 60-8o mEq. Para conservar constante y cercano a la neutralidad el pH de los líquidos extracelulares, esta cantidad de ácidos debe ser neutralizada y eliminada. Para este fin el organismo dispone de varios mecanismos. Así, la excreción de los ácidos no volátiles se efectúa mediante la orina, mientras que los ácidos volátiles se eliminan por el aire espirado. Estos órganos ajustan su capacidad de eliminación a la cantidad de ácidos producida y aseguran así la constancia del pH del líquido extracelular. La sangre desempeña el papel de transportador de los ácidos y debe disponer, por lo tanto, de mecanismos que permitan neutralizar los iones H+ que penetran a ella constantemente. Esta neutralización se efectúa mediante los llamados sistemas tampones (ver más adelante) y por mecanismos accesorios. Entre éstos cabe señalar la dilución de iones H+ por aumento del líquido extracelular, el intercambio de estos iones entre los diferentes




compartimentos del organismo y su eliminación por el jugo gástrico. Las modalidades reguladoras del pH, frente a la entrada a la sangre de un ácido volátil, están resumidas esquemáticamente en la figura 15.


Para mantener la constancia del medio extracelular es indispensable que la cantidad de ácidos eliminados sea igual a la de los producidos en la unidad de tiempo. Así, por ejemplo, como ya hemos visto, el organismo humano adulto produce diariamente, en condiciones fisiológicas, alrededor de 14-16 moles de CO2. Esta misma cantidad, que equivale aproximadamente a 250 ml/minuto, es eliminada por los pulmones. A1 producirse el CO2 en la célula, aumenta su presión parcial (PC02) y pasa entonces, debido a la gradiente de presión, de la célula al espacio intersticial y de aquí a la sangre. En la sangre venosa pulmonar el CO2 tiene una presión de 46 mm de Hg y en los alvéolos es sólo 40 mm. Por lo tanto el CO2 pasa rápidamente de la sangre a los alvéolos. Este proceso está facilitado por la permeabilidad de la membrana alveolar para el CO2, que es mayor que la de la membrana celular (véase Respiración). Como se verá más adelante, el aumento de PC02 en la sangre estimula a su vez el centro respiratorio, lo que aumenta la frecuencia respiratoria y acelera la eliminación del CO2 (Fig. 16).
El C02 tiende a disminuir el pH sanguíneo, tendencia que es contrarrestada por la acción de los amortiguadores o tampones recientemente mencionados. Los sistemas tampones están formados por un ácido débil y por su sal. Este conjunto tiene la capacidad de regular las variaciones de pH, limitándolas a un rango muy estrecho. De acuerdo con la ecuación de Hasselbach-Henderson, el pH de una solución depende de la proporción existente entre la base conjugada y el ácido no disociado: (A- ) .
................................(HA)
Si se agregan a la solución iones H+, se aumentará la formación de ácido no disociado: A- + H+---HA. Por el contrario, si se substraen iones H+ de la solución, se intensificará la disociación: HA - H ---H+ + A-.
Cabe recordar que agregar ácido a un medio equivale a extraer base de él: H2U --Y H++ OH-. Lo contrario sucede si se agrega una base al medio: H2U ---H+ +OH-. Naturalmente, los cambios de pH producidos al variar las concentraciones de la base o del ácido conjugado de un sistema tampón deben ser amortiguados por otro sistema tampón. Estas reacciones entre los diferentes sistemas amortiguadores se denominan »reacciones de interacción«.
Un sistema tampón tiene mayor efectividad cuando las reservas de ácido no disociado y su base conjugada son altas. Aplicando este principio a la ecuación Hasselbach-Henderson, el rendimiento de un sistema de amortiguadores es máximo cuando el pH es igual a la constante de disociación pK.
El organismo produce permanentemente hidrogeniones, los que saturarían rápidamente los sistemas amortiguadores si el organismo no dispusiera de mecanismos para su eliminación. Pero, como ya se ha indicado, los riñones y pulmones cumplen con esta función eliminatoria, lo que le da al organismo el carácter de un sistema abierto, capaz de entregar al medio externo los productos finales de su metabolismo.
La constancia del pH de los líquidos corporales está asegurada por cuatro sistemas de amortiguadores: bicarbonato - ácido carbónico, hemoglobina, proteínas y fosfatos:

Excepto el sistema bicarbonato-ácido carbónico, los otros son capaces de amortiguar los cambios del pH producidos por tos ácidos no volátiles. El sistema bicarbonato-ácido carbónico, que sólo puede amortiguar los cambios de pH producidos por ácidos volátiles, es el mecanismo tampón más activo del organismo. Se encuentra predominantemente en el plasma y en el intersticio (líquido extracelular) si bien existe también en los glóbulos rojos. El plasma contiene normalmente unos 6o volúmenes % de bicarbonato y unos 3 volúmenes % de ácido carbónico, de manera que la relación entre ambos es 60/3 = 20. El pH del plasma, de acuerdo con la constante de disociación del ácido carbónico sería 6.1, al cual hay que agregar el logaritmo de 2o, que es 1.3, resultando así un pH de 7.4. Este valor no se modificará si los cambios de las concentraciones de bicarbonato y de ácido carbónico son proporcionalmente iguales. El pH del plasma conservará, por consiguiente, su valor de 7.4, aun cuando la concentración del bicarbonato baje a 20 y la del ácido carbónico a i, ya que el valor de (20)
............... (1 ) se mantiene.
Los fosfatos juzgan un papel de poca importancia como sistema amortiguador. Se encuentran en todos los compartimientos, pero representan sólo el 5% de la capacidad amortiguadora de la sangre. El ácido fosfórico puede disociarse en tres etapas:

convirtiéndose en una base al entregar un ion H' , ya que queda con capacidad de ligar nuevamente iones ácidos. Se transforma así en ácido fosfórico secundario. En el organismo humano sólo el sistema ácido fosfórico primario/ácido fosfórico secundario, desempeña el papel de tampón. Los fosfatos juegan en realidad un papel secundario en la regulación del pH de la sangre en la cual su cantidad es escasa, pero adquieren importancia en la orina, donde su cantidad es mayor.


La sangre conserva la constancia de su pH, su isohidria, por mecanismos reguladores muy sensibles, a pesar de la producción de cantidades elevadas de CO2 (cerca de 260 litros/24 horas en el hombre adulto). Como la alimentación aporta más ácidos que bases, los sistemas amortiguadores deben proteger más efectivamente contra la acidosis que contra la alcalosis. El organismo se defiende contra la acidificación de su medio interno, en primera línea, mediante los tampones que se acaban de mencionar, y secundariamente mediante la función amortiguadora de la hemoglobina (véase Sangre). Esta, como las proteínas en general, pero en grado mucho mayor (alrededor de 6,5 veces más), es capaz de ligar grandes volúmenes de C02. Puede llegar a neutralizar el 35% de los ácidos volátiles. Las proteínas, como sustancias anfóteras, pueden captar o entregar hidrogeniones. Su capacidad amortiguadora es sólo el 7% de la total de la sangre. La capacidad de las diferentes sustancias amortiguadoras está resumida esquemáticamente a continuación.

Los mecanismos hasta ahora mencionados no son suficientes, sin embargo, para asegurar la constancia del medio interno. Es por esto que, en .caso de un mayor aumento de la concentración de CO2, otros mecanismos compensadores, como por ejemplo cl representado por el aparato respiratorio, entran en acción. El aparato respiratorio constituye, por consiguiente, una segunda línea de defensa contra la acidificación del medio interno.
El riñón, al eliminar orina ácida o alcalina, es una tercera línea de defensa, que actúa, sin embargo, con mayor lentitud que las anteriormente mencionadas.


En los capítulos correspondientes está detalladamente descrito cómo el CO2 llega de los tejidos a los pulmones y los mecanismos de la acidificación o alcalinización de la orina (véase Transporte de los Gases y Función Renal).


Ya se ha indicado que el organismo se defiende en contra de la acidosis, en primera instancia, mediana los bicarbonatos sanguíneos, que neutralizan los iones H'. Disminuye, por lo tanto, la concentración de bicarbonatos y se eleva concomitantemente la cantidad de CO2, de acuerdo con la ecuación:

Se dice, en términos generales, que el organismo aprovecha para neutralizar los ácidos, las bases plasmáticas ligadas a los bicarbonatos. Estas constituyen la llamada reserva alcalina. La reserva alcalina es, por consiguiente, si bien en forma paradojal, la concentración de bicarbonatos en el plasma y su magnitud normal es de 6.1 volúmenes % (27 mEq/litro). Sin embargo, la cantidad de bases sanguíneas es mayor, si se consideran aquellas no ligadas al ácido carbónico, sino a ácidos más débiles, como las proteínas, por ejemplo. El papel amortiguador de éstas es secundario, a excepción de la hemoglobina cuya gran importancia ya se ha mencionado.


La desviación del pH sanguíneo hacia el lado ácido es denominado acidosis y hacia el lado alcalino, alcalosis. Como el pH sanguíneo, de acuerdo con la ecuación de Hasselbach-Henderson, depende de la relación entre bicarbonato y H2CO3 libre, las desviaciones hacia la acidosis o hacia la alcalosis, pueden producirse tanto por variaciones de los bicarbonatos, como del H2CO3. Se produce acidosis predominantemente por trastornos metabólicos: por ejemplo, en la diabetes (acidosis metabólica), o por trastornos respiratorios (acidosis respiratoria) cuando la eliminación del CO2 por el aparato respiratorio disminuye. En forma similar pueden ser factores causantes de alcalosis, la ingestión de cantidades elevadas de bicarbonato (alcalosis metabólica) o bien la respiración forzada y la consiguiente eliminación intensa de CO2 (alcalosis respiratoria). La acidosis, como asimismo la alcalosis, son poco frecuentes porque las desviaciones del pH en cualquier sentido, son inmediata y eficazmente compensadas por los sistemas amortiguadores anteriormente mencionados. Así, por ejemplo, la ingestión de alimentos ácidos debería conducir a acidosis, pero causa simultáneamente estimulación del centro respiratorio. El aumento de la ventilación pulmonar, con la consecutiva eliminación de mayor volumen de CO2, restablece la relación entre bicarbonato y CO2, compensándose así la acidosis.