06- metabolismo del calcio y fosfato. ragulación del ph
TRANSCRIPT
METABOLISMO DEL CALCIO Y FOSFATO
INTRODUCCION A LA REGULACION DEL pH
•Comprender la importancia y los determinantes del balance Ca2+-Pi.
•Comprender la importancia de la concentración de H+ en los
diferentes compartimientos corporales.
Homeostasis de Calcio y Fosfato
• Calcio y fosfato son los principales componentes de los cristales de hidroxiapatita (fase mineral del hueso)
• Son regulados por las mismas hormonas:
- PTH- 1,25-dihidroxivitamina D- calcitonina
- Hueso- Intestino- Riñón
⇒
- Secreción hormonal- Contracción muscular- Conducción nerviosa- Exocitosis- Activación e inactivación de enzimas- Segundo mensajero intracelular- Formación del hueso- División y crecimiento celular- Coagulación sanguínea
Funciones del Calcio
mg/dl mM % Total
Ca2+ ionizado 4.7 1.2 45
Complejos de Ca2+
difusibles1.4 0.3 15
Ca2+ no difusible 3.9 1.0 40
Ca2+ total 10.0 2.5 100
Componentes del Calcio plasmático
60 %
[Ca+2]libre = 1-1.3 mM
Balance de Calcio
99 %
1 %Dieta
1000 mg/día
Heces825 mg/día
Intestino Hueso
Riñones
Orina175 mg/día
EF < 1%
Neto: 175 mg/díaAbsorción
Secreción
Formación
Resorción
=
Manejo renal del Ca2+
Reabtotal: 99,5%
Filtrado:SOLO 60% del Ca2+ libre
Mecanismos de reabsorción de Ca2+ en el nefrón
Asa Gruesa de Henle: 25%
Transcellular: 50 %
T Distal: 8%
Transcellular: 100 %
T Proximal (65%)
Transcellular: 20 %
T Colector: 1.5%
PTH
Ca2+ binding
protein
+
PTH
Factores que aumentan la reabsorción de Ca2+ en el nefrón
+ PTH
Sitio Mecanismo
PTH Asa Gruesa
T distal
↑ probabilidad de apertura del
canal de Ca2+ apical
Vitamina D T distal Upregulation de proteína que
une Ca2+
Contracción del VEC
T proximal ↑ reabs. Na+ y agua
↑ reabs. Ca2+ por solvent drug
Alcalosis T distal ↓ efecto inhibitorio de los H+ por
el ECaC
Tiazidas T distal Hiperpolarización por inhibición
del cotransportador NaCl
Amiloride T distal
T colector
Hiperpolarización por inhibición
del canal de Na+
Factores que disminuyen la reabsorción de Ca2+ en el nefrón
sitio mecanismo
Aumento de la [Ca2+]p
Asa Gruesa ↓ positividad de la luz por inhibición del cotrasportador Na-
K-2Cl y canal de K+
Expansión del VEC
T proximal ↓ reabs. Na+ y agua
↓ reabs. Ca2+ por solvent drug
Depleción de fosfato
T proximal
T distal
?
Efecto indirecto por ↓ PTH
Furosemide Asa Gruesa ↓ positividad de la luz por inhibición del cotrasportador Na-
K-2Cl
La secreción de PTH es inversamente proporcional a la concentración plasmática de Calcio
BIOSINTESIS DE 1,25-(OH)2D
IntestinoHuesoRiñón
PTH
Absorción Intestinal de Ca2+
Duodeno- absorción transcelular
- regulada por Vitamina D
Yeyuno e Ileon- absorción paracelular
Factores que estimulan la reabsorción de Ca2+ intestinal- ↓ [Ca2+] plasmática
- Vitamina D ( aumenta la síntesis de proteínas)
- PTH (efecto indirecto)
- embarazo y lactancia
Efecto de la PTH sobre la [calcio]p
+Disminución [calcio]pAumento [fosfato]p
resorción
Efecto de la PTH sobre la [calcio]p
+Disminución [calcio]pAumento [fosfato]p
resorción
Efecto de la Calcitonina sobre la [calcio]p
Afecta los niveles plasmáticos de calcio en cuatro formas:
- Inhibe la resorción ósea
- Inhibe la absorción intestinal de Ca2+
- Inhibe la reabsorción de fosfato a nivel de los túbulos renales
- Aumenta la excreción de Ca2+ y Mg2+ por los riñones
Efecto de la Calcitonina y PTH sobre la [calcio]p
+ +
- Rol critico en el metabolismo energético de la célula (ATP)
- Activación e inhibición de enzimas
- Forma parte de ADN, ARN
- Buffer
Funciones del fosfato
mg/dl mM % Total
H2PO4- y HPO4
2-
ionizado2.1 0.7 50
Complejos de fosfatos difusibles
1.5 0.5 40
Fosfato no difusible 0.6 0.2 10
Fosfato total 4.2 1.4 100
Componentes del Fosfato plasmático
90 %
Balance de Fosfato
EF ~ 10%
HuesoFormación
Resorción
=
Dieta1400 mg/día
Heces500 mg/día
Intestino
Neto: 900 mg/díaAbsorción
Secreción
Riñones
Orina900 mg/día
Manejo renal de fosfato
T proximal
3
↓ pH luz inhibe NaPi (compite H+ x Na+)
CE: 10 %
En individuos con una
dieta baja en Pi la
excreción es mínima
Filtrado:SOLO 90% del FosfatoPO2+ libre
CF, CR y CE de Fosfato
Concentración plasmática de fosfato(mM)
Rango fisiológicode fosfato plasmático “filtrable”
CFCRCE
(mg/min)
CF, CR y CE de Fosfato
Concentración plasmática de fosfato(mM)
Rango fisiológicode fosfato plasmático “filtrable”
CFCRCE
(mg/min)
[glucosa]p en mg/dl
Factores que disminuyen la reabsorción de fosfato en el nefrón:
- PTH: endocitocis del NaPi
- PNA: endocitocis del NaPi
- Expansión del VEC: ↓ reabsorción de Na+
- Acidosis: downregulation del NaPiH+ compiten con el Na+
- ↑ Ingesta de fosfato: ↓ inserción del NaPi en la membrana
Factores que aumentan la reabsorción de fosfato en el nefrón:
- 1.25 dihidroxivitaminaD: upregulation del NaPi
- ↓ Ingesta de fosfato: ↑ inserción del NaPi en la membrana
- Alcalosis: upregulation del NaPi
Absorción Intestinal de Fosfato
Intestino delgado ⇒⇒⇒⇒ regulación por vitamina D
Balance acido-base
pH = - log [H+]
pH = log 1[H+]
[H+] = 10-pH
pH sanguíneo = 7.38 - 7.42
[H+] sanguíneo = 38 - 42 nM
pH
Valores de pH compatibles con la vida: 6.8 - 7.8
Entrada y salida de H+ en el compartimentocorporal
Ac. Volátiles: CO2 + H2O ↔ H2CO3, (el CO2 es el principal producto final de la oxidación de HC, grasas y aa).
15.000 mmoles/día
Ac. no Volátiles:Inorgánicos: se producen durante el metabolismo de:
Ac sulfúrico ⇒ aa c/ azufre (cisteína, metionina)
Ac clorhídrico ⇒ aa (lisina, arginina, histidina)
Ac fosfórico ⇒ fosfolípidos, ac nucleicos, fosfoproteínas, fosfglic.70 mmoles/día
Orgánicos: se producen durante el metabolismo incompleto
de ciertos HC y grasas.
ac láctico ⇒ HC (ejercicio, hipovolemia)
ac acetoacético, ac butírico ⇒ grasas (diabetes Mellitus, ayuno)
Amortiguar : mediante buffers para que el pH no varíe
Eliminar: por vía respiratoria o renal
Entrada
Salida
Alimento↓↓↓↓
Digestión↓↓↓↓
Absorción↓↓↓↓
Metab. celular
H+
CO2(+ 15000 mmol/día)HCl
H2SO4H2PO4(+ 70 mmol/día)
H+
Buffers(min)
BuffersEC e IC
+
Reg. Respiratoria(horas)
CO2(- 15000 mmol/día)
CO2
Balance acido-baseReg. Renal
(días)
H+
(- 70 mmol/día)
HCO3-
(4320 mmol/día)
HCO3-
(4320 mmol/día)
Neo-HCO3-
+70 mmol/día
ACIDO: Sustancia capaz de liberar H+
FUERTES: baja afinidad por el H +
DEBILES: alta afinidad por el H +
BASE: Sustancia capaz de aceptar H +
FUERTES: alta afinidad por el H +
DEBILES: baja afinidad por el H +
AMORTIGUADORES, BUFFERS O TAMPONES
• Sustancia capaz de resistir mejor que el agua un cambio de pH luego del
agregado de un acido o una base
• Minimiza el cambio de pH de una solución
• Sustancia que consume o libera H+ en forma reversible
• Consiste en un par de moléculas: un acido débil y una base conjugada
La base conjugada tiene un H+ menos (una carga negativa) y el acido débil
un H+ mas
Base Conjugada Acido débil Nombre del par
HCO3- + H+ ↔ H2CO3 Bicarbonato
Ac carbonico
HPO42- + H+ ↔ H2PO4
- Fosfato dibásico
Fosfato monobásico
NH3 + H+ ↔ NH4+ Amoniaco
Amonio
Pr- + H+ ↔ HPr Proteína básica
Proteína acida
Hb-+ H+ ↔ HHb Hemoglobina
Hemoglobina acida
Sistemas Amortiguadores
Curva de titulación del buffer HCO3-
Capacidad buffer de una solución = ∆ moles de H+ o OH-
∆ pH
La capacidad buffer es > en la zona en la cual grandes variaciones del acido o
base agregados dan un cambio pequeño de pH
Aci
do
ag
reg
ado
Po
rcen
taje
de
H2C
O3
Bas
e ag
reg
ada
Po
rcen
taje
de
HC
O3-
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+
H2CO3 ↔ HCO3- + H+
A B + C
K= [B].[C] = [HCO3-] . [H+]
[A] [H2CO3]
[H+] = K . [H2CO3] aplicando logaritmo e invirtiendo lo términos[HCO3
-]
pH = pK + log [HCO3-]
[H2CO3]
pH = pK + log [Base Conjugada][Acido débil]
EC. HENDERSON-HASSELBALCHAC
pH = pK + log [Base Conjugada] ⇒ EC. HENDERSON-HASSELBALCH[Acido débil]
pK= es el pH en el cual la solución amortiguadora tiene la máxima capacidad buffer
Esto se da cuando [BASE CONJUGADA] = 1[ACIDO DEBIL]
pH = pK
pK= 6.1
HCO3-
H2CO3
= 1
AMORTIGUADORES FISIOLOGICOSUn sistema buffer óptimo deberá:1- pK cercano al de la solución (sangre, orina, LIC)
2- estar presente en alta concentración
AMORTIGUADORES FISIOLOGICOSUn sistema buffer óptimo deberá:1- pK cercano al de la solución (sangre, orina, LIC)
2- estar presente en alta concentración
1- Amortiguadores de la sangre- Bicarbonato (pK = 6.1)
- Hemoglobina (pK = 7.2)
- Proteinatos (pK = 6.1 - 7.2)
2- Amortiguadores IC- Fosfatos (pK = 6.8)
- Proteinatos (pK = 6.1 - 7.2)
- Ac. Orgánicos
3- Amortiguadores de la orina- Amoníaco (pK = 9.3)
- Fosfatos (pK = 6.8)
- otros: creatinina (4.97), ac. úrico (5.8), ac. butírico (4.8), acetoacético (4.8)AT
BICARBONATO
1- Al pH= 7.4, pK = 6.1 esta lejos de la zona de máxima capacidadbuffer sin embargo es muy eficiente para eliminar CO2 por los pulmones.
2- [HCO3-] = 24 mM
pH = 6.1 + log [HCO3-]
[H2CO3]
H2CO3 ↔↔↔↔ CO2 + H2O
[CO2]d= αααα . PCO2 αααα = 0.03 mM/mmHg PCO2 = 40mmHg[CO2]d= 1.2 mM
Alternativamente:
pH = 6.1 + log [HCO3-]
αααα . PCO2
Riñón
Pulmón
1- Amortiguadores de la sangre
CO2 + H2O ↔↔↔↔ H2CO3 ↔↔↔↔ HCO3- + H+
pH = 6.1 + log [HCO3-]
[H2CO3]
[HCO3-]
24[HCO3
-]24
[HCO3-]
14
[HCO3-]
14[HCO3
-]14
[CO2] d11.2
[CO2] d1.2
[CO2] d0.9
[CO2] d1.2
[CO2] d1.2
Sistema cerrado Sistema abierto
+ 10 mMHCl
pH = 6.1 + log [HCO3-]
0.03.PCO2
CO2 + H2O ↔↔↔↔ H2CO3 ↔↔↔↔ HCO3- + H+
pH = 6.1 + log [HCO3-]
[H2CO3]
[HCO3-]
24[HCO3
-]24
[HCO3-]
14
[HCO3-]
14[HCO3
-]14
[CO2] d11.2
[CO2] d1.2
[CO2] d0.9
[CO2] d1.2
[CO2] d1.2
Sistema cerrado Sistema abierto
+ 10 mMHCl
pH = 6.1 + log [HCO3-]
0.03.PCO2
pH = 6.1 + log [HCO3-] αααα . PCO2
pH = 6.1 + log [HCO3-]
αααα . PCO2
HEMOGLOBINA: pK 7.2
HBO2- + H+ ↔↔↔↔ HHBO2 ↔↔↔↔ HHB + O2
La HB ayuda a disminuir la caida del pH provocada por la carga de CO2 en la sangre capilarLa HB desoxigenada es capaz de aceptar mas H+ que la HB oxigenada
1- Amortiguadores de la sangre
Sangrearterial
Sangrevenosa
HbO2: 97%pH: 7.4
HbO2: 75%pH: 7.36
PROTEÍNAS PLASMÁTICAS:
pH = pK + log [Pr-] [HPr]
(6.1) (7.2)
1- Amortiguadores de la sangre
PRINCIPIO ISOHIDRICO:
Todos los sistemas amortiguadores actuan simultaneamente de tal modo que:
pH = pKBic + log [HCO3-] = pKProt + log [Pr-] = pKHb + log [Hb]
0.03.PCO2 [HPr] [HHB]
⇒⇒⇒⇒ pK es intermedio entre el del[HCO3
-] y el de la hemoglobina
Base buffer de la sangre
[BASE BUFFER] = [HCO3- ] + [BBNo-Bic]
[BASE BUFFER] = [HCO3- ] + [Pr-] + [Hb-]
= 24 mEq/l + 17 mEq/l + 8 mEq/l = 49 ± 2 mEq/l
En condiciones fisiológicas la [BASE BUFFER] se mantiene constante por
lo cual si aumenta la [HCO3- ] la [BBNo-Bic] debe disminuir o viceversa.
[BBNo-Bic]
Base buffer de la sangre
[BASE BUFFER] = [HCO3- ]
Base buffer de la sangre
[BASE BUFFER] = [HCO3- ]
Base buffer de la sangre
[BASE BUFFER] = [HCO3- ]
Base buffer de la sangre
[BASE BUFFER] = [HCO3- ] + [Pr-] + [Hb-]
Base buffer de la sangre
[BASE BUFFER] = [HCO3- ] + [Pr-] + [Hb-] ≅≅≅≅ 50mEq/l
Base buffer de la sangre
[BASE BUFFER] = [HCO3- ] + [Pr-] + [Hb-] ≅≅≅≅ 50mEq/l
Base buffer de la sangre
[BASE BUFFER] = [HCO3- ] + [Pr-] + [Hb-] ≅≅≅≅ 50mEq/l
Si por algún mecanismo patológico se agrega HCO3- a la sangre, ahora
la base buffer ya no es de 50 mEq/l y estamos fuera de la linea buffer de la
sangre = EBB (exceso de base buffer).
Base buffer de la sangre
[BASE BUFFER] = [HCO3- ] + [Pr-] + [Hb-] ≅≅≅≅ 50mEq/l
Si por algún mecanismo patológico se agrega HCO3- a la sangre, ahora
la base buffer ya no es de 50 mEq/l y estamos fuera de la linea buffer de la
sangre = EBB (exceso de base buffer).
Base buffer de la sangre
[BASE BUFFER] = [HCO3- ] + [Pr-] + [Hb-]
Si por algún mecanismo patológico se agrega HCO3- a la sangre, ahora
la base buffer ya no es de 50 mEq/l y estamos fuera de la linea buffer de la
sangre = EBB (exceso de base buffer).
Base buffer de la sangre
[BASE BUFFER] = [HCO3- ] + [Pr-] + [Hb-] ≅≅≅≅ 50mEq/l
Si disminuye HCO3- a la sangre, ahora hay un defecto de Base Buffer DBB
(o bien un EBB negativo).
Base buffer de la sangre
[BASE BUFFER] = [HCO3- ] + [Pr-] + [Hb-] ≅≅≅≅ 50mEq/l
Si disminuye HCO3- a la sangre, ahora hay un defecto de Base Buffer DBB
(o bien un EBB negativo).
PCO2
mmHg
pH
HCO3 mM
Plasma
Hb 5 g/dl
Hb 15 g/dl