Sistema Renal

El sistema renal es el principal sistema de excreción de agua, sales minerales, productos metabólicos y sustancias químicas extrañas que han ingresado en nuestro organismo. Al excretar agua y diversos solutos se convierte en un sistema fisiológico clave en la regulación del equilibrio ácido-básico de nuestro cuerpo.

El sistema renal está formado por los riñones y las vías urinarias. Los riñones son dos órganos cuya principal función es la de mantener limpia y químicamente equilibrada la sangre. Tienen forma de habichuela y su tamaño es aproximadamente el de un puño (unos 150gr). Se localizan  en la parte media de la espalda, justo debajo de las costillas, uno a cada lado de la columna vertebral. Cada día los riñones pueden llegar a procesar unos 190 litros de sangre para eliminar alrededor de dos litros de productos de desecho y exceso de agua. Esos productos de desechos y ese exceso de agua se convierten en orina que fluye hacia la vejiga a través de unos conductos llamados uréteres.

El sistema renal es el amortiguador fisiológico más lento pero el de efecto más prolongado. Puede regular la cantidad de ácido o bases que se excretan por la orina o que se retienen en la sangre; así el pH de la orina puede oscilar entre 4.6 y 8 (en situaciones normales el pH de la orina es de 6). Esta variabilidad del pH se debe a la capacidad fisiológica que tiene el riñón para intercambiar H+ (hidrógeno) con Na+ (Sodio) y K+ (Potasio). Para mantener el pH sanguíneo, el riñón tiene la posibilidad de acidificar la orina o de alcalinizarla.

Las células del túbulo del riñón fabrican iones bicarbonato (HCO3) e hidrógeno (H) a partir de dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). El bicarbonato, que actúa como amortiguador, es reabsorbido por el cuerpo, y los iones de hidrógeno se excretan a la luz del túbulo cambiandolos por sodio (Na). Por cada ion de hidrógeno perdido en la orina, se retiene un ion bicarbonato, que estará disponible en el líquido extracelular para neutralizar a más iones de hidrógeno. Además el riñón también puede eliminar ácidos formando iones amonio (NH4) a partir del amoniaco (NH3) o por medio de otros neutralizadores de ácidos como el fosfato (H3PO4).

La acidificación de la orina supone la eliminación de  hidrógeno (H+) y por tanto, la alcalinización de la sangre. Para ello se da una recuperación de bicarbonato sódico (HCO3) y una excreción de amoníaco (NH3), ácido sulfúrico (H2SO4) y ácido fosfórico (H3PO4).

De esta forma, se basifica el medio interno del organismo y se acidifica la orina. Si el medio interno tiene un pH básico, se inhibe este sistema acidificante. Los hidrogeniones (H+) los podemos encontrar en la orina de forma libre como hidrógeno o combinados con amoníaco (NH3) y  fosfatos (HPO4 -2).

Consumir alimentos ricos en grasas o no tomar el agua suficiente puede provocar un nivel bajo del pH en nuestro organismo, lo que afecta a todas las células de nuestro cuerpo. Por ello, para tener un buen equilibrio del pH debemos tener una dieta apropiada, consumiendo alimentos alcalinizantes como las verduras y las frutas pobres en azúcares. Los alimentos procesados, los pre-envasado, los productos lácteos, las bebidas alcohólicas, las drogas, las carnes, los pescados y la charcutería, son ejemplos de alimentos que promueven la acidez por su composición.

Un nivel alto de ácido también puede ser el causante de que el colesterol LDL (malo) se adhiera a las arterias, dañando las paredes arteriales y creando una acumulación de placa.

Tanto una buena dieta como llevar hábitos de vida saludable, afectarán directamente en los niveles del pH de todos los fluidos corporales, que determinarán el buen funcionamiento de nuestro sistema inmunológico. Un sistema inmunológico débil puede suponer un mayor riesgo de sufrir infecciones.

Síntomas como la aparición de acné, tener poca energía o hiperactividad, sufrir cólicos menstruales y premenstruales, padecer diarrea o estreñimiento, orinar caliente o con olor, dolores de cabeza, estrés, dificultad para levantarse por las mañanas, etc. Pueden ser signos claros de tener pH ácido.

Para mantener un buen nivel ácido en nuestro organismo se recomienda comer alimentos sanos bajos en grasas, alimentos con fibra dietética y tomar al menos 1,5 litros de agua al día. Consumir frutas y verduras frescas y crudas, comer poca carne y un remedio casero, como tomar zumo de limón puro al menos dos veces al día.

Sistema Respiratorio

El sistema respiratorio regula el pH por su capacidad para modificar la frecuencia respiratoria provocando una mayor o menor eliminación de dióxido de carbono (CO2) por los pulmones, aumentando o disminuyendo la ventilación alveolar. Si aumenta el dióxido de carbono, se desplaza el equilibrio de la misma hacia la derecha y aumenta el hidrógeno.

 

La anhidrasa carbónica, es la enzima que cataliza la conversión rápida de dióxido de carbono (CO2) y agua (H20) a bicarbonato (HCO3). La anhidrasa carbónica también se encarga de catalizar la reacción de dióxido de carbono (CO2) a ácido carbónico (H2CO3). Si el organismo tiene un exceso de hidrógeno (H+ acidosis), necesita que se elimine más dióxido de carbono (CO2), por lo que aumenta la frecuencia respiratoria.

La reacción será:

Las alteraciones respiratorias que afectan la ventilación pulmonar constituyen causa de desequilibrios del pH y éstos no pueden ser regulados por el propio sistema respiratorio.

En la acidosis metabólica, la causa primaria es una disminución del bicarbonato (HCO3) por lo que el equilibrio de la reacción se desplaza hacia la derecha aumentando el hidrógeno (H) y por tanto el dióxido de carbono (CO2) disminuye, siendo entonces el hidrógeno el encargado de estimular el centro respiratorio e incrementando la profundidad de la ventilación y la frecuencia respiratoria. Esto provoca que aumente la eliminación de dióxido de carbono (CO2), lo que equivale a disminuir la cantidad de hidrógeno. De esta forma, el sistema aumenta el pH tratando de llevarlo a su valor normal. Así una acidosis metabólica se compensa con una alcalosis respiratoria.

En la alcalosis metabólica la causa primaria es un aumento en la concentración de bicarbonato (HCO3) por lo que la reacción se desplaza hacia la izquierda, disminuyendo la concentración de hidrógeno (H)   y aumentando la concentración de dióxido de carbono (CO2). Pero este aumento del dióxido de carbono es en una proporción menor que la disminución del hidrógeno.

Ésta última reacción produce una depresión del centro respiratorio el cual disminuye la profundidad y frecuencia de la ventilación con lo que aumenta el dióxido de carbono y el hidrógeno.

Sistema Renal

Amortiguadores Sanguíneos

Los amortiguadores sanguíneos actúan de forma inmediata pero su acción es limitada y se agotan, por lo que compensan el pH pero sólo en parte. Los amortiguadores sanguíneos deben funcionar entre un rango de pH de 7.2 a 7.4.

Las proteínas y los fosfatos son los amortiguadores intracelulares primarios. Entre las proteínas plasmáticas, la que mayor fuerza de amortiguación tiene es la hemoglobina (Hb).

La hemoglobina (Hb) es un tampón fisiológico muy eficiente, ya que tanto el cambio de pH que experimenta al pasar de la forma oxidada a la reducida, como a la gran abundancia de esta proteína en la sangre (15% del volumen total sanguíneo), permite el transporte de una determinada cantidad de dióxido de carbono (CO2) liberada en los tejidos. La hemoglobina (Hb) oxigenada que llega a los tejidos se disocia liberando Oxígeno (O2), un proceso que se ve favorecido por el estado de los tejidos, al bajar la proporción de Oxígeno (O2), menor será el pH y mayor proporción de dióxido de carbono (CO2).

El tampón fosfato (dihidrógeno-fosfato H2PO4) es un sistema muy eficaz para amortiguar ácidos. La concentración de fosfato en la sangre es baja (2 mEq/L) por lo que tiene escasa capacidad de tamponar si lo comparamos con otros tampones. En cambio, a nivel intracelular, las concentraciones de fosfato son elevadas lo que lo convierte en un tampón eficiente. Las grandes cantidades de fosfato dentro de las células corporales y en el hueso hacen que el fosfato sea un depósito grande y eficaz para amortiguar el pH.

El sistema bicarbonato ácido carbónico es el principal amortiguador extracelular. Este sistema es el más importante y abundante. El organismo es capaz de formar bicarbonato (HCO3) y ácido carbónico (H2CO3) a partir del dióxido de carbono (CO2).

El dióxido de carbono (CO2) disuelto es hidratado a ácido carbónico (H2CO3) en una reacción reversible y muy eficiente. El ácido carbónico (H2CO3) está presente en las bebidas gaseosas o carbonatadas.

Estos amortiguadores fisiológicos actúan como defensa ante los cambio del pH en el espacio extracelular.

Sistema Respiratorio

Métodos Para Calcular El Metabolismo Basal

Recordemos que el metabolismo basal es la energía mínima y necesaria, durante un día, para mantener las funciones metabólicas del cuerpo humano. Para calcular esa energía, existen diferentes métodos.  Los métodos más utilizados son los métodos teóricos, existiendo diferentes ecuaciones para su cálculo. Las ecuaciones más destacadas son:

Otro método para el cálculo del metabolismo basal, es la utilización de nomogramas, que son unos instrumentos gráficos mediante tablas, donde aparecen varios parámetros, la edad, el peso, la altura, la superficie corporal, etc., en distintas columnas y relacionándolas entre ellas, nos permiten evaluar el metabolismo basal de cada persona.

Este nomograma nos permite calcular el área de superficie corporal. Uniendo la altura y el peso obtendremos el área de superficie corporal, y aplicando la siguiente ecuación conoceremos el metabolismo basal.

Tomando los datos del ejemplo del nomograma, obtenemos que; un niño o niña de 100 cm de altura y con 15 kg de peso tendrá una superficie corporal de 0.64 m2, por tanto, pasando los datos a la ecuación obtenemos un metabolismo basal de:

Gasto Energético Total (G.E.T)

Gasto Por Actividad Física

 

Métodos Para Calcular El Gasto Energético Total (GET)

El gasto energético total es la suma del gasto energético basal (GEB) o metabolismo basal (MB) más la actividad física (AF) más el efecto termogénico de los alimentos (ETA).

Considerando determinadas variables como la edad, el sexo, la altura, el peso y la actividad física podemos calcular el gasto de energía total de una persona que necesita cada día. Para ello podemos utilizar diferentes métodos, como pueden ser los nomogramas o utilizando diferentes fórmulas matemáticas. 

Una de las fórmulas más utilizadas es la de la Organización Mundial de la Salud (OMS) en la que primero se calcula el Metabolismo Basal (MB) y se multiplica por un factor de actividad (FA) medio diario según la cantidad de horas de esa actividad.

El factor de actividad viene determinado por una tabla donde se relacionan las diferentes actividades, ya sean en reposo, muy ligeras, moderadas o intensas, con una variable que según las horas empleadas en cada actividad obtendremos diferentes resultados en el gasto energético.

Así por ejemplo, si queremos calcular el gasto energético total de un hombre de 28 años y de 70 kg de peso en un día sedentario y en otro muy activo, primero calcularemos el metabolismo basal utilizando la Ecuación FAO-OMS, la cual nos dice que el  metabolismo basal de un hombre de entre 18 y  30 años es igual a 15,3 multiplicado por su  peso más 679. Si sustituimos los datos que conocemos de la persona en cuestión, peso igual a 70 kg. Obtenemos que:

Una vez que conocemos el metabolismo basal, calcularemos el factor de actividad utilizando la tabla anteriormente mencionada y multiplicando la variable de cada actividad por el número de horas realizadas, de este modo obtenemos que:

Finalmente sumando cada resultado y dividiendo el resultado obtenido por 24 horas, obtenemos el factor de actividad del día, en este caso 1.52.

De este modo multiplicando el metabolismo basal por el factor de actividad obtenemos el gasto energético total del día.

Casos De Enfermedad o Lesión

En casos de enfermedad o lesión el gasto energético total se ve alterado. En este caso aplicaremos otro factor de corrección, conocido como factor de lesión (FL). Para estos casos utilizaremos la siguiente fórmula:

Y la tabla que nos servirá de referencia será la siguiente:

Tomando el ejemplo anterior, donde teníamos a un hombre de 28 años de edad, de 70 kg de peso y 173 cm de altura y si ese mismo hombre estuviera encamado por una enfermedad grave.

Calcularemos su gasto energético total primero  calculamos su metabolismo basal, en este caso utilizaremos la ecuación de Harris-Benedict que nos dice que para calcular en metabolismo basal de un hombre;

MB (kcal/día)= (10 x Peso Kg) + (6,25 x Altura Cm) – (5 x Edad Años) + 5

MB = (10 x 70) + (6.25 x 173) – (5 x 28) + 5 = 700 + 1081.25 – 140 + 5 = 1646.25 kcal/día

Una vez obtenido el metabolismo basal (1646.25 kcal/día) multiplicamos por 1.2 al estar en cama y por 1.8 al tratarse de una infección grave.

Calorimetría

Metabolismo Del Agua

El agua se desplaza libremente y atraviesa las membranas celulares gracias a mecanismos de difusión simple, por lo que la absorción es muy rápida. Este movimiento del agua se controla gracias a las fuerzas osmóticas que se crean por los iones que se encuentran en solución en nuestro cuerpo.

El agua se distribuye en tres compartimentos; intracelular (dentro de las células), intersticial (espacio entre las células) y circulante o extracelular (fuera de las células). Está en continuo movimiento, trasladándose de un compartimento a otro, para así mantener en todo momento las cantidades necesarias en cada compartimento. Los mecanismos reguladores del volumen de agua dependen del aparato digestivo y de los sistemas excretor, respiratorio y metabólico. El volumen total de agua es constante, fluctúa en menos del 1%, independientemente de la ingesta que se haga.

La diferencia entre el agua extracelular y el agua intracelular es su composición. El agua extracelular contiene sobre todo iones de sodio (Na+), cloro (Cl-), calcio (Ca), carbonato, etc. Mientras que la intracelular es rica en fosfatos, sulfatos, magnesio (Mg+), potasio (K+), etc.

Muchas reacciones químicas se realizan aportando moléculas de agua (hidratación) o eliminándolas (deshidratación). El volumen de agua dentro y fuera de las células se encuentra muy bien regulado por mecanismos tales como la sed, la presión osmótica, la función renal, la presión coloido-osmótica, etc.

Un adecuado equilibrio de agua y electrolitos en el organismo es fundamental para el correcto metabolismo celular. Cualquier desequilibrio provocará la alteración de la homeostasis (mantenimiento estable de una serie de condiciones corporales). La homeostasis se basa principalmente en el mantenimiento del equilibrio hídrico, de los electrolitos y de las sustancias ácido básicas en el medio interno del cuerpo humano.

Para que los procesos metabólicos ocurran con normalidad, se requieren las sales minerales y los electrolitos.

Destacando minerales como el calcio  (Ca) y el fósforo (P), que son parte esencial de los huesos. Y el yodo (I) y el hierro (Fe) con funciones muy importantes dentro de los procesos metabólicos, ya que el primero es vital para la síntesis de la hormona tiroxina y el hierro es requerido en la síntesis de la hemoglobina (proteína de la sangre).

Dentro de los electrolitos destacar los iones hidrógeno o hidrogeniones (H+) y los hidroxilos (OH-), que determinan la reacción activa de la sangre o potencial de hidrógeno. Los iones de sodio (Na+) y de potasio (K+), son determinantes en los denominados potenciales de membrana, dentro del sistema nervioso. El calcio (Ca+), participa en el proceso contráctil de la musculatura esquelética, y es muy importante la participación de los iones de cloro (Cl-) y sodio (Na+), en el mantenimiento de la presión osmótica del plasma.

Por lo general, las membranas celulares son permeables al agua y a algunos solutos e impermeables a otros. Pero en equilibrio, las concentraciones molares y por tanto la presión osmótica, de uno y otro lado deben ser iguales. Cuando ocurre esto se habla de soluciones isotónicas o isoosmóticas. Mientras que si la solución tiene mayor concentración en un lado que en otro se denomina hipotónica.

Equilibrio Hídrico

Metabolismo De La Vitamina B12

El metabolismo de la vitamina B12 (cobalamina) va unido al metabolismo de las proteínas. Para poder ser absorbidas, debe darse una hidrólisis (descomposición de sustancias orgánicas por acción del agua) para que la vitamina se libere de la proteína. Esta hidrólisis la realizan los jugos gástricos y las enzimas gastrointestinales.

La vitamina que proviene de los alimentos se conoce como factor extrínseco y tiene que combinarse con el factor intrínseco de Castle, una glicoproteína que segregan algunas células de las paredes y del fondo del estómago. El factor intrínseco es necesario para la absorción intestinal de la vitamina B12. El complejo formado protege a ésta de la destrucción por las enzimas digestivas. Este complejo quedará formado por una molécula de factor intrínseco y dos de vitamina B12.

En las células intestinales (los enterocitos, células que recubren la pared del intestino) la vitamina se libera del factor intrínseco y pasa a la sangre. En la sangre es transportada gracias a la unión con unas proteínas transportadoras denominadas “transcobalaminas (TC)”, polipéptido que une un número de análogos de la cobalamina, se distinguen tres tipos de transcobalaminas (TC):

• Las transcobalaminas I y III que desempeñan funciones de almacenamiento. Se almacenan principalmente en el hígado y algo en el riñón, el corazón y el sistema nervioso. Aproximadamente se almacenan unos 2 mg.
• La transcobalamina II se sintetiza principalmente en el hígado, y es la responsable del transporte y la liberación de la vitamina B12, que se libera de la transcobalamina II, entrando en el tejido y allí vuelve a unirse a las transcobalaminas I y III que se encuentran dentro del tejido.

El exceso de cobalamina se elimina por excreción biliar. Se cataboliza muy poco y tiene una actividad metabólica muy grande, por lo que las recomendaciones son pequeñísimas.

Funciones

Metabolismo De La Vitamina B9

La vitamina B9 o ácido fólico entra en el organismo en forma de poliglutamato, en los alimentos no se encuentra el ácido fólico en su forma más simple, sino unido a una cadena de poliglutamato y para ser absorbido tiene que ser hidrolizada a monoglutamato. Esto lo realiza la enzima conjugasa que está presente en la bilis y en las mucosas intestinales.

Una vez atravesada la pared intestinal se reduce y metila a, 5-metil THF o ácido levomefólico, que es la principal forma activa a nivel celular del ácido fólico. Una vez reducida, pasa a la vena portal unido a las proteínas plasmáticas; albúmina (la principal proteína de la sangre), alfa2macrog, transferrina o a la gamma globulinas. Hasta llegar al hígado, donde se deposita y se acumula como poliglutamato nuevamente.

En el hígado se activa formando el ácido tetrahidrofólico o ácido folínico (C19H23N7O6, derivado del ácido fólico) y volviendo a pasar a la circulación periférica donde se transporta unido a las proteínas plasmáticas.

Normalmente el exceso se elimina por las heces, vía biliar, aunque algo se elimina por la orina.

Funciones

Metabolismo De La Vitamina B8

La vitamina B8 (biotina) se encuentra unida a algunas proteínas y se hidroliza en el intestino delgado para ser absorbida. Esta hidrólisis la efectúan las proteasas, enzimas segregadas por el  páncreas. Se transporta por plasma unida a una proteína (la biocitina) hasta llegar a los tejidos, especialmente a los tejidos metabólicamente activos. Una cantidad considerable se sintetiza por las bacterias intestinales y se absorbe por vía intestinal. Finalmente el exceso se elimina por la orina.

La enzima Biotinidasa interviene en el uso de la vitamina B8 (biotina) y escinde (rompe) la biocitina, creando biotina para otras enzimas. La Biocitina es un compuesto químico formado a partir de la vitamina B8 (biotina) y el aminoácido L-lisina. Como un intermedio en el metabolismo de la biotina, la biocitina se produce en el suero sanguíneo y la orina.

La holocarboxilasa sintetasa activa otros enzimas específicos mediante la unión de biotina, con estos enzimas involucrados en muchas funciones celulares críticas, incluyendo la producción y catabolismo de proteínas, grasas, e hidratos de carbono. Asimismo puede desempeñar un papel importante en la regulación de la actividad de ciertos genes.

La vitamina B8 (biotina) tiene un papel muy importante en el metabolismo de los hidratos de carbono, de las proteínas y de las grasas.

Algunas antivitaminas pueden afectar su absorción. La avidina, una glicoproteína que se encuentra en la clara del huevo crudo, cuando se une a la biotina impide su absorción. La afinidad por la biotina de esta glicoproteína se pierde al ser cocinada.

Metabolismo De La Vitamina B6

La vitamina B6 se encuentra en los alimentos en forma libre o como glucósido (moléculas compuestas por un glúcido, generalmente monosacáridos, y un compuesto no glucídico).

El proceso de absorción de las tres formas primarias (piridoxina, piridoxal y piridoxamina o fosfato de piridoxal) de la vitamina B6 se lleva a cabo principalmente en el yeyuno e íleon, para ser absorbidas pueden hacerlo directamente o por hidrólisis.

La piridoxamina y el piridoxal se encuentran en los alimentos como fosfatos (fosfato de piridoxal y fosfato de piridoxamina), por lo que necesitan ser desfoforilados para poder ser absorbidos. Luego cada uno de estos se une a una proteína en la mucosa intestinal y en la sangre, para llegar al hígado. Una vez en el hígado se terminan de activar y de allí se distribuyen a todos los tejidos en los que sean necesarios. El hígado es el órgano responsable de la mayor parte del metabolismo de la vitamina B6. Como resultado de esto, dicho órgano aporta la forma activa de la vitamina B6, el fosfato de piridoxal, a la circulación y a otros tejidos.

Finalmente el producto que no se utiliza es excretado por el riñón a través de la orina.

Las células principalmente van a captar piridoxal, después de la captación es fosforilada nuevamente a fosfato de piridoxal  y fosfato de piridoxamina. Las concentraciones más altas se encuentran el hígado, cerebro, riñón, bazo y músculos. Los músculos contienen del 80% al 90% de reserva de fosfato de piridoxal.

El fosfato de piridoxal y el piridoxal comprenden cerca de 75 a 80% de la vitamina B6 total que circula en el plasma, después de estas formas, la piridoxina es la forma más común, la cual es captada por los tejidos para ser convertida a fosfato de piridoxina. Aunque muchos tejidos carecen de suficiente actividad de oxidasa para convertir el fosfato de piridoxina a fosfato de piridoxal.

La disponibilidad de la vitamina B6 dependerá del tipo de comida y del proceso culinario que se aplique al alimento.

Existen muchas antivitaminas, de las cuales la mayoría son fármacos; penicilinas, algunos antituberculosos, anticonceptivos orales, etc.