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Keq, Kw y pH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Como el H2O es el medio de los sistemas biológicos, uno debe considerar el papel de esta molécula en la disociación de los iones de las moléculas biológicas. El agua es esencialmente una molécula neutra pero se ionizará en forma limitada. Esto puede describirse mediante una ecuación de equilibrio simple:

H2O <——> H+ + OH

Este equilibrio puede calcularse igual que para cualquier otra reacción:

Ecuación de equilibrio constante

Debido a que la concentración de H2O es muy alta (55.5M) en relación a las concentraciones de [H+] y [OH], su consideración no se toma en cuenta en la ecuación al multiplicar los dos lados de la ecuación por 55.5 produciendo un nuevo termino, Kw.

Kw = [H+][OH]

Este término se refiere como el producto iónico. En agua pura, a la que no se ha añadido ácidos o bases:

Kw = 1 x 10–14 M2

Como el Kw es constante, si uno considera el caso del agua pura, a la que no se ha añadido ácidos o bases:

[H+] = [OH] = 1 x 10–7 M

Este termino puede ser reducido para que refleje la concentración del ión hidrogeno en cualquier solución. Este se denomina pH, en donde:

pH = –log[H+]


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pKa

Los ácidos y las bases pueden clasificarse como donadores y aceptores de protones, respectivamente. Esto significa que la base conjugada de un ácido dado tendrá una carga neta que es más negativa que el ácido correspondiente. En compuestos biológicamente relevantes se encuentran varios ácidos y bases débiles, e. g. Los aminoácidos ácidos y básicos, nucleótidos, fosfolípidos, etc.

Los ácidos y las bases débiles en solución no se disocian completamente y, por tanto, existe un equilibrio entre el ácido y su base conjugada. Este equilibrio puede calcularse y se llama constante de equilibrio = Ka. Esta es algunas veces llamada como constante de disociación ya que pertenece a la disociación de protones de ácidos y bases.

En la reacción de un ácido débil:

HA <——> A + H+

La constante de equilibrio puede calcularse de la siguiente ecuación:

Ecuación para el cálculo de la asociación constante, Ka

como en el caso del producto iónico:

pKa = –logKa

Por tanto, al obtener el –log de los dos lados de la ecuación que describe la disociación de un ácido débil, llegamos a la siguiente ecuación:

Ecuación para -logKa

y como se indico anteriormente –logKa = pKa y tomando en cuenta las leyes de los logaritmos:

Ecuación para pKa


Ecuación de la relación entre los valores de pKa y pH

De esta ecuación se puede ver que mientras más pequeño es el valor de la pKa más fuerte es el ácido. Esto se debe al hecho de que mientras más fuerte sea un ácido este más fácilmente cederá H+ y por tanto el valor de [HA] en la ecuación anterior será muy pequeño.

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La Ecuación de Henderson-Hasselbalch

Rearreglando la última ecuación llegamos a la ecuación de Henderson-Hasselbalch

Ecuación de Henderson-Hasselbalch

Debería ser obvio ahora que el pH de una solución de cualquier ácido (de la que se conozca la constante de equilibrio, y hay muchas tablas con esta información) puede calcularse conociendo la concentración del ácido, HA, y su base conjugada [A].

En el punto de disociación en donde la concentración de la base conjugada [A] es = a la del ácido [HA]

pH = pKa + log[1]

el log de 1 = 0. Así, en el punto medio de la titulación de un ácido débil:

pKa = pH

En otras palabras, el termino pKa es el pH en el que una distribución equivalente de un ácido y su base conjugada (o una base y su ácido conjugado) se encuentran en solución.

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Amortiguamiento Buffering

Debe indicarse que alrededor del pK, el pH de una solución no cambia apreciablemente aun cuando se añadan grandes cantidades de ácido o base. Este fenómeno se conoce como amortiguamiento buffering. En la mayoría de estudios es importante hacer experimentos, que consuman equivalentes de H+ u OH, en una solución con un agente amortiguador que tenga un pKa cercano al pH óptimo para el experimento.

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Importancia Clínica de la Amortiguación Buffering de la Sangre

El pH de la sangre se mantiene en un estrecho margen alrededor de 7.4. Aún cambios relativamente pequeños en este valor del pH de la sangre pueden llevar a consecuencias metabólicas severas. Por tanto, el amortiguamiento de la sangre es extremadamente importante para mantener la homeostasis. Aunque la sangre contiene varios cationes (e.g. Na+, K+, Ca2+ y Mg2+) y aniones (e.g. Cl, PO43– y SO42–) que pueden, como un todo, jugar un papel importante en el amortiguamiento, los amortiguadores más importantes en la sangre son la hemoglobina en los eritrocitos y el ión bicarbonato (HCO3) en el plasma. El amortiguamiento por la hemoglobina se logra por la iotización del anillo imidizólico de las histidinas en la proteína.

La formación de bicarbonato en la sangre a partir de CO2 y H2O permite la transferencia del CO2 relativamente insoluble desde los tejidos hacia los pulmones, en donde es eliminado. La mayor fuente de CO2 en los tejidos viene de la oxidación de compuestos de carbono ingeridos.

El ácido carbónico se forma a partir de la reacción de CO2 disuelto con H2O y es catalizada por la anhidrasa carbónica. Los seres humanos expresan 12 isoformas funcionales de la anhidrasa carbónica (siglas en Inglés: CA) con CA I y II que se expresa CA dentro de los eritrocitos. La relación entre carbónico ácido y la formación de iones bicarbonato se muestra en las dos ecuaciones siguientes:

CO2 + H2O <——> H2CO3

H2CO3 <——> H+ + HCO3-

Las reacciones indicadas suceden predominantemente en los eritrocitos, debido a que casi todo el CO2 que sale de los tejidos por el endotelio capilar es tomado por estas células. Esta reacción es catalizada por la anhidraza carbónica. La iotización del ácido carbónico entonces se da espontáneamente produciendo el ión bicarbonato.

El ácido carbónico es un ácido relativamente fuerte con una pKa de 3.8. sin embargo, el ácido carbónico esta en equilibrio con el CO2 disuelto. Por tanto, la ecuación de equilibrio por la suma de las ecuaciones anteriores requiere de un factor de conversión, debido a que el CO2 es un gas disuelto. Se ha demostrado que este factor es aproximadamente 0,03 veces la presión parcial de CO2 (PCO2). Cuando este se incluye en la ecuación de Henderson-Hasselbalch


Ecuación de cálculo de pH ácido carbónico



en donde la pKa aparente para la formación de bicarbonato, 6,1, ha sido introducida en la ecuación.

La PCO2 en los tejidos periféricos es de aproximadamente 50 mmHg, mientras que en la sangre que ingresa a los tejidos periféricos es de aproximadamente 40 mmHg. Esta diferencia resulta en la difusión de CO2 desde los tejidos hacia la sangre en los capilares de la periferia. Cuando el CO2 es convertido a H2CO3 en los eritrocitos y luego se ioniza, los iones de H (H+) son amortiguados por la hemoglobina. La producción de iones de H+, en los eritrocitos, y su subsiguiente amortiguamiento por la hemoglobina resulta en una disminución de la afinidad de la hemoglobina por el oxigeno. Esto lleva a una liberación de O2 a los tejidos periféricos, un fenómeno que se conoce con el nombre de efecto Bohr.

El efecto Bohr y el dióxido de carbono del transporte

Representación del transporte de CO2 desde los tejidos a la sangre con la entrega de O2 a los tejidos. El proceso opuesto ocurre cuando el O2 es tomado desde los alvéolos pulmonares y el CO2 es eliminado. Todos los procesos del transporte de CO2 y O2 no se indican como la formación e ionización del ácido carbónico en el plasma. Este último es un mecanismo importante para el transporte de CO2 a los pulmones, i.e. en el plasma como HCO3. El H+ producido en el plasma por la iotización del ácido carbónico es amortiguado por el fosfato (HPO42–) y por las proteínas. Además, algo como el 15% del CO2 se transporta desde los tejidos a los pulmones como carbamato de hemoglobina como se indica en la ecuación anterior. RBC = de glóbulos rojos (red blood cell).

Mientras el CO2 pasa desde los tejidos al plasma una pequeña cantidad de ácido carbónico se forma e ioniza. Los iones de H+ son entonces amortiguados predominantemente por las proteínas e iones fosfato en el plasma. Cuando la concentración de iones de bicarbonato se incrementa en los eritrocitos, ocurre un desbalance osmótico. Este desbalance se elimina cuando el ión bicarbonato sale del eritrocito en un intercambio con iones de cloro del plasma. Este fenómeno se conoce como el cambio de cloro que también se indica en el diagrama anterior. Por tanto, la mayoría del ión de bicarbonato que se forma como CO2 deja los tejidos periféricos y es transportado en el plasma a los pulmones.

Aproximadamente el 15% del CO2 transportado desde los tejidos a los pulmones ocurre a través de una combinación reversible con grupos aminos no-ionizables (–NH2) de la hemoglobina formando carbamato de hemoglobina.

Hemoglobina-NH2 + CO2 <——> Hemoglobina-NH-COO + H+

La formación de carbamato de hemoglobina resulta en una disminución de la afinidad de la hemoglobina por el O2 favoreciendo la disociación del oxigeno en los tejidos en donde la concentración de CO2 es alta. El proceso se revierte cuando los eritrocitos entran en los pulmones y cuando la presión parcial de O2 esta elevada.

La presión parcial de O2 (PO2) en los alvéolos pulmonares es más alta que la PO2 de los eritrocitos que entran a los pulmones que contienen predominantemente deoxi-hemoglobina. Esta PO2 incrementada lleva a la oxigenación de la hemoglobina y a la liberación de iones H+ desde la hemoglobina. Los iones de H+ liberados se combinan con los iones bicarbonato para formar H2CO3. Entonces la anhidraza carbónica de la célula cataliza la reacción reversa, llevando a la liberación de CO2 desde los eritrocitos. Debido al gradiente de la PCO2 (descrito anteriormente), el CO2 se difunde desde la sangre a los alvéolos en donde es eliminado.

La gran utilidad del bicarbonato como amortiguador fisiológico se deriva de el hecho de que si se añade un exceso de ácido a la sangre, la concentración del ión bicarbonato disminuye y el nivel de CO2 se incrementa. Entonces el CO2 pasa desde los capilares en los alvéolos pulmonares y es eliminado. Como consecuencia, la concentración del ión H+ dirige la reacción hacia la izquierda y el ión bicarbonato actúa como amortiguador hasta que todos los iones hidrogeno sean consumidos. Contrariamente, cuando se añade un exceso de base a la sangre, el CO2 se consume por el ácido carbónico y es reemplazado por reacciones metabólicas en el organismo.

Si la sangre no es adecuadamente amortiguada buffered, el resultado puede ser ácidosis metabólica o alcalosis metabólica. Estos estados patológicos pueden alcanzarse si un defecto metabólico resulta en la acumulación inapropiada o en la perdida de compuestos ácidos o básicos. Estos compuestos pueden ingerirse, o pueden acumularse como productos metabólicos como el ácido acetoacético y el ácido láctico. Estos dos ionizarán, por tanto incrementarán el nivel de iones de H+ que a su vez removerán bicarbonato de la sangre y alterarán el pH de esta. El defecto predominante en la eliminación de ácidos o bases aparece cuando los sistemas excretorios de los riñones se dañan. Alternativamente, si los pulmones fallan en la eliminación del CO2 y este se acumula en el organismo, el resultado será ácidosis respiratoria. Si ocurriera una disminución en la PCO2 en los pulmones, como ocurre en la hiperventilación, el resultado será la alcalosis respiratoria

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Anfolitos, Polianfolitos, pI y Zwitterion

Muchas sustancias en la naturaleza contienen tantos grupos acídicos como básicos así como también varios diferentes tipos de estos grupos en la misma molécula (e.g. proteínas). A estas se las llama anfolitos (un grupo acídico y uno básico) o polianfolitos (muchos grupos acídicos y básico). Las proteínas contienen muchos aminoácidos diferentes muchos de los cuales contienen grupos ionizables, tanto ácidos como básicos. Por tanto, un termino útil para tratar con la titulación de los anfolitos y polianfolitos (e.g. proteínas) es el punto isoeléctrico, pI. Este se describe como el pH en el cual la carga neta efectiva en la molécula es cero.

Para el caso de un anfolito simple como el aminoácido glicina el pI, cuando se calcula a partir de la ecuación de Henderson-Hasselbalch, se ha demostrado que es el promedio para la pK para el grupo α–COOH y la pK para el grupo α–NH2:

Cálculo de pI

Para moléculas más complejas como los polianfolitos el pI es el promedio de los valores pKa que representan los limites de las formas zwitterionicas de la molécula. El valor del pI, como de la pK, es muy informativo en relación a la naturaleza de diferentes moléculas. Una molécula con un pI bajo tendrá predominantemente grupos acídicos, mientras que un pI alto indica predominancia de grupos básicos.

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Solubilidad y Escudos de Hidratación

Dependiendo del pH de la solución, las macromoléculas como las proteínas que contienen muchos grupos cargados, tendrán una carga neta sustancial, positiva o negativa. Las células del cuerpo y la sangre contienen muchos polielectrolitos (moléculas que contienen cargas múltiples iguales, e.g. DNA, RNA) y polianfolitos que están próximos unos de otros. Esta asociación cercana permite que estas moléculas interactúen por medio de cargas opuestas. La presencia, en las células y en la sangre, de varios iones pequeños con carga (e.g. Na+, Cl, Mg2+, Mn2+, K+) lleva a la interacción de muchos iones pequeños con iones-macro más grandes. Esta interacción puede resultar en un escudamiento de las cargas electrostáticas de moléculas-cargadas en forma similar. Este escudamiento electroestático permite que iones-macro se encuentren asociados mas cercanamente de lo que se pudiera predecir basados en sus cargas de repulsión unos de otros. El efecto neto de la presencia de iones pequeños es la de mantener la solubilidad de macromoléculas en rangos de pH cercanos a su pI. Esta interacción entre el soluto (e.g. proteínas, DNA, RNA, etc.) y el solvente (e.g. sangre) se denomina solubilidad o hidratación. El efecto opuesto a la solubilidad ocurre cuando la concentración de la sal (ión pequeño) se incrementa a tal nivel como para interferir con la solubilidad de las proteínas por el H2O. Esto resulta por la formación de escudos de hidratación por el H2O alrededor de los iones pequeños.

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Papel de los Riñones en el Balance Ácido-Básico

Los riñones sirven para filtrar el plasma que pasa por las nefronas. La filtración del plasma se da en los capilares glomerulares de la nefrona. Estos capilares permiten el paso de agua y de solutos de bajo peso molecular (menos de 70 kDa) al espacio capsular. El filtrado entonces pasa a través de los túbulos contorneados proximales y distales en donde se produce la reabsorción de agua y de muchos solutos. Durante el filtrado glomerular y la reabsorción tubular la composición del plasma cambia generándose la composición típica de la orina. Desde un punto de vista bioquímico los riñones tienen funciones importantes en la regulación del balance ácido-básico y en la eliminación de desperdicios nitrogenados.

Reabsorción del Bicarbonato de Sodio

Regulación del equilibrio ácido-base del plasma es principalmente efectuadas en el riñón a través de control de HCO3 reabsorción y secreción de H+. La secreción de H+, en el exceso de su capacidad para reaccionar con HCO3 en el tubular fluido luminal, requiere la presencia de otros tampones (ver más abajo). La generación de HCO3 y H+ se produce por disociación del ácido carbónico (H2CO3), formado en el extremo proximal (siglas en Inglés: PCT) células túbulo contorneado de H2O y CO2, a través de la acción de la anhidrasa carbónica (CA). Como se indicó anteriormente, hay 12 isoformas de CA y al menos seis de ellos se encuentran en los riñones, incluyendo citosólica, unidas a la membrana, y mitocondrial versiones. Unido a la membrana CA en las funciones del PCT para evitar el rápido desarrollo de los limitando gradientes de pH en este segmento y contribuye a las altas tasas de reabsorción de bicarbonato.

La secreción de H+ en el lumen de los el túbulo va acompañado de un cambio de Na+. Esta reabsorción de Na+ se produce por un mecanismo antiport durante el cambio de H+. Reducción de la concentración intracelular de Na+ se produce por una proceso de transporte activo que implica un bomba de Na+/K+-ATPasa que bombea el exceso de Na+ en el líquido intersticial. la intracelular HCO3 se difunde o se transporta desde la celda PCT en el fluido intersticial.

Los seres humanos expresan varios genes transportadores de bicarbonato, no todos los cuales están expresado en el riñón. Varios de estos genes transportadores de bicarbonato pertenecen a familia portador de soluto de los transportistas, específicamente la familia SLC4A. Los transportadores de bicarbonato renales mejor caracterizados son los genes SLC4A4 y SLC4A7. SLC4A4 codifica una electrogénico Na+,HCO3-cotransportador (también llamado NBCe1) encontraron en las membranas basolateral de las células del PCT. Este transportador es responsable de aproximadamente el 80% de la reabsorción de bicarbonato renal. SLC4A7 códigos para transportador presentan hacia la membrana basolateral en la rama gruesa ascendente y la parte distal de la conductos colectores. SLC4A8 y SLC4A10 codifican sodio-dependiente de sodio Cl,HCO3 intercambiadores.

La capacidad del riñón de secretar H+ está regulada por la máxima H+ degradado que se forma entre la túbulo y la luz y todavía permiten que los mecanismos de transporte para operar. Este gradiente está determinado por el pH de la orina, que en los seres humanos es cerca de 4,5. La capacidad para secretar H+ se alcanzaría rápidamente si no fuera por el presencia de tampones dentro del fluido intersticial. El H+ secretada en el lumen tubular puede someterse a tres destinos diferentes dependiendo de la concentración de las tres memorias intermedias principales del fluido intersticial. estos tampones son HCO3, HPO42– y NH3. La reacción del H+ con HCO3 formas H2O y CO2, que difunde de nuevo en la célula tubular. El resultado neto de este proceso es la regeneración de HCO3 en el células túbulo. Este es el mecanismo de bicarbonato de la reabsorción de sodio. Como se ha indicado, la mayoría de la reabsorción de bicarbonato se produce en el PCT. El resto de la reabsorción de bicarbonato se produce en el bucle de Henle y el túbulo colector medular.

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Excreción de Ácido

Mientras la concentración de HCO3 en el lumen tubular cae, el pH del fluido también cae debido a una concentración creciente de H+. El pH del fluido tubular gradualmente se aproxima a la pKa del sistema amortiguador fosfato dibásico/monobásico (pKa =6,8). El exceso de H+ reacciona con el fosfato dibásico (HPO42–) para formar fosfato monobásico (H2PO4). El H2PO4 así formado no se reabsorbe y su excreción resulta en la perdida neta de H+. La mayor formación de H2PO4 se da en el túbulo contorneado distal y en los conductos colectores.

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Secreción de Amoniaco

La amortiguación de H+ también se logra con la reacción con el amoniaco, NH3, para formar el radical amonio, NH4+. La eliminación de NH4+ es el factor más importante que contribuye a la habilidad del organismo de excretar ácido. Debido a que la pKa del NH4+ es 9,3, la excreción de ácido de esta manera puede lograrse sin disminuir el pH de la orina. Una cosa adicional importante es el hecho de que la excreción de ácido en la forma de NH4+ ocurre sin la disminución de Na+ o K+.

Dos reacciones importantes en las células tubulares resultan en la generación de NH3, la conversión de glutamina a glutamato y la conversión de glutamato a 2-oxoglutarato (α-cetoglutarato). Estas reacciones son catalizadas por la glutaminasa y la glutamato deshidrogenasa, respectivamente en los siguientes dos ecuaciones:

Reacción catalizada por glutaminasa

Reacciones catalizadas por glutamato dehidrogenasa

Ambas enzimas son abundantes en las células tubulares. El amoniaco es soluble en lípidos y se difundirá siguiendo su gradiente de concentración fuera de las células tubulares dentro del fluido tubular. Allí este reacciona con el H+ para producir NH4+ que es excretado en la orina.

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Neuro-toxicicidad del Amoníaco

El exceso de amoníaco está muy neurotóxico. Marcado del cerebro daño se observa en los casos en que no se hacen a través de la urea ciclo de la urea o para eliminar la urea a través de los riñones. El resultado de cualquiera de estos eventos es una acumulación de los niveles circulantes de ion amonio. Aparte de su efecto en la sangre de pH, amoníaco atraviesa fácilmente la barrera sangre cerebro y en el cerebro se convierte a glutamato a través de la glutamato deshidrogenasa, que agotan el cerebro de 2-oxoglutarato (α-cetoglutarato). A medida que el 2-oxoglutarato se agota, oxaloacetato cae en consecuencia, y en última instancia la actividad del ciclo del TCA se detiene. En el ausencia de fosforilación oxidativa aeróbica y la actividad del ciclo del TCA, el daño celular irreparable y la muerte de células nerviosas sobrevienen.

Además, el glutamato aumentado conduce a la formación de glutamina. Esto agota las reservas de glutamato que se necesitan en los nervios tejido desde el glutamato es tanto un neurotransmisor y un precursor para el síntesis de la γ-aminobutirato: GABA, otro neurotransmisor. Por lo tanto, reducciones en el glutamato del cerebro afectan a la producción de energía, así como neurotransmisión. Para obtener información detallada sobre el papel del ciclo de glutamato-glutamina en el cerebro y su papel en la regulación de los niveles de amoníaco células neuronales visite el página Metabolismo del Nitrógeno.

Otras consecuencias adversas de la hiperamonemia se han atribuido a una aumentar la concentración de glutamina neuronal. Volumen celular astrocito es controlado por el metabolismo intracelular osmolito orgánica. Una osmolito orgánica importante en estas células es glutamina. Como aumentar los niveles de glutamina en el cerebro, concomitante con el aumento de amoniaco absorción es la hipótesis de que el volumen de fluido dentro las células gliales se aumento resultante en el edema cerebral visto en niños con hiperamonemia causada por defectos del ciclo de la urea. Sin embargo, existen algunos problemas con este modelo en particular. En primer lugar, las cuentas de glutamina para no más de 1,5% de la suma de todos los osmolitos dentro de la en el cerebro. En segundo lugar, una significativa proporción de la glutamina recién sintetizado puede salir rápidamente debido a los astrocitos tanto difusión y mediante la acción de los transportadores específicos de glutamina. La glutamina astrocito primaria transportador es el sodio acoplado aminoácido neutro (sistema N / A) transportador 3 (SNAT3: un miembro de la familia de transportadores de solutos de los transportadores también identificado como SLC38A3). El resultado de la difusión y el transporte es un reducción de la sobrecarga de glutamina dentro de los astrocitos. Adicionalmente, un aumento de la glutamina cerebro durante otras causas de hiperamonemia, tales como encefalopatía hepática, se ha demostrado ser acompañada por la pérdida de diferentes osmolitos MW bajas, incluyendo mio-inositol, taurina y betaína.

Un concepto actual de la función de la concentración de glutamina en el cerebro de la neurotoxicidad asociada con hiperamonemia se refiere a sus efectos adversos sobre la función mitocondrial. En el laboratorio animales se ha demostrado que la inhibición de la síntesis de glutamina por metionina sulfoximina (MSO) resulta en la supresión de amoníaco-inducida por la formación de oxígeno reactivo las especies (siglas en Inglés: ROS). Además, cuando la glutamina se añade directamente a los cultivos celulares de astrocitos hay una la inducción resultante de transición de permeabilidad mitocondrial (siglas en Inglés: mPT) y la hinchazón de las mitocondrias. Este efecto de la glutamina puede ser bloqueada por la adición de la ciclosporina A (CsA), que es un conocido inhibidor de mPT, así como por la inhibición de la captación de glutamina mitocondrial por histidina. De la nota es el hecho de que la administración de histidina puede prevenir el edema cerebral durante inducida por fármacos insuficiencia hepática en los roedores. Además, los estudios han demostrado que cuando se administra glutamina en ausencia de exceso de amoníaco se produce un aumento dependiente de la dosis en la producción de ROS por los astrocitos. Este último efecto puede ser bloqueada por la administración de CsA. A la inversa, se amoníaco no induce inflamación mPT o mitocondrial lo que indica que su entrada directa en la mitocondria puede no ser lo suficientemente eficaz para ejercer un efecto deletéreo sobre la función mitocondrial. Sin embargo, la elevación en amoníaco intracelular conduce a una mayor captación mitocondrial de la glutamina. Dentro de la mitocondria de la glutamina se degrada con el glutamato y amoníaco por una glutaminasa fosfato-activado (siglas en Inglés: PAG) dando lugar a nuevos aumentos en los niveles de amoníaco intramitocondriales. Que la acción PAG es significativo para la glutamina-inducida hinchazón astrocitos se demuestra por el hecho de que la inhibición de PAG previene la inflamación de las mitocondrias bajo hiperamonémica condiciones. Estos resultados sugieren un modelo en el cual, bajo condiciones de hiperamonemia, la acumulación de amoniaco en las células del cerebro (en particular, los astrocitos) potencia glutamina la toxicidad, facilitando su absorción dentro de la mitocondria. El aumento de la captación mitocondrial de glutamina conduce a aumento de la producción de amoníaco mitocondrial provocando deterioro mitocondrial, y una cadena subsiguiente de eventos perjudiciales que llevan a disfunción de los astrocitos, edema hinchazón y el cerebro.

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Ácidosis y Alcalosis

Los riñones tienen un papel importante en el control de la ácidosis al responder con un incremento en la excreción de H+. Cuando el H+ se excreta como un ácido titulable como el H2PO4 o cuando los aniones de ácidos fuertes como el acetoacetato se excretan existe un requerimiento para la secreción simultanea de cationes para mantener la neutralidad eléctrica. El principal catión que se excreta es el Na+. Mientras el nivel de Na+ excretable se disminuye la excreción de K+ se incrementa. En condiciones de ácidosis los riñones incrementaran la producción de NH3 a partir de los aminoácidos tubulares o de aminoácidos absorbidos del plasma. Como se indico el NH3 puede difundirse a través de las membranas de las células tubulares en donde reaccionara con el H+ para formar el radical amonio que se puede excretar sin el requerimiento concomitante de la excreción de cationes. Esto demuestra que la inhabilidad de los riñones de generar NH3 rápidamente conduciría a una ácidosis fatal.

Cuando los riñones fallan en el control de la excreción de HCO3 , se desarrolla alcalosis metabólica. La alcalosis es normalmente controlada muy efectivamente por los riñones permitiendo que el HCO3 escape libremente. En general la alcalosis solamente se hace problemática si los riñones son restringidos en su habilidad de secretar HCO3. Esta situación puede ocurrir en pacientes que toman diuréticos debido a que varios tipos de estos fármacos causan una disminución en la habilidad de los riñones para reabsorber un anión (e.g. Cl) concomitantemente con la reabsorción de Na+.

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Michael W King PhD | © 1996–2017 themedicalbiochemistrypage.org, LLC | info @ themedicalbiochemistrypage.org

Última modificación: 20 de junio de 2016