2.5: Papel ácido-base del hígado

El hígado es importante en la fisiología ácido-base y esto a menudo se pasa por alto. Es importante porque es un órgano metabólicamente activo que puede ser un productor neto significativo o consumidor de iones de hidrógeno. Las cantidades de ácido involucradas pueden ser muy grandes. Los papeles ácido-base del hígado pueden considerarse bajo los siguientes epígrafes:

• Producción de dióxido de carbono a partir de la oxidación completa de sustratos
• Metabolismo de aniones de ácidos orgánicos (como lactato, cetonas y aminoácidos)
• Metabolismo del amonio
• Producción de proteínas plasmáticas (especialmente albúmina)

Oxidación del sustrato

La oxidación completa de carbohidratos y grasas que ocurre en el hígado produce dióxido de carbono pero no ácidos fijos. Como el hígado utiliza el 20% del consumo de oxígeno del cuerpo, este metabolismo hepático representa también el 20% de la producción de dióxido de carbono del cuerpo. El CO ₂ se difunde fuera del hígado y las reacciones en glóbulos rojos dan como resultado la producción de H ⁺ y HCO ₃ ^-.

Aniones Acidos

El metabolismo de diversos aniones orgánicos en el hígado da como resultado el consumo de H ⁺ y la regeneración del tampón bicarbonato extracelular. Estos aniones pueden ser:

• Exógeno (por ejemplo, citrato en transfusión de sangre, acetato y gluconato de solución de Plasmalyte 148, lactato de solución de Hartmann), o
• Endógeno (por ejemplo, lactato de glucólisis activa o metabolismo anaeróbico, ceto-ácidos producidos en el hígado)

Se emplea el término anión ácido porque son aniones producidos por disociación de un ácido.

Es decir:\( HA \rightarrow H^{+} + A^{-} \) (donde HA es el ácido y A ^- es el anión ácido).

Los aniones son la base conjugada del ácido (sistema Bronsted-Lowry) y no son ellos mismos ácidos. Esta es una distinción importante a hacer porque a menudo se les hace referencia como si fueran ácidos y esto lleva a confusión.

Si la producción endógena de estos aniones va seguida de un consumo posterior en el hígado entonces no hay producción neta de ácido o base porque el H ⁺ producido (a partir de la disociación del ácido) se consume cuando el anión es posteriormente metabolizado por el hígado.

Cuando estos aniones orgánicos se administran exógenamente (eg en fluidos intravenosos), la administración del anión (la base conjugada) sin ningún H ⁺ ocurre porque el catión implicado es Na ⁺. Cualquier metabolismo posterior de estos aniones en el hígado consumirá H ⁺ y dará como resultado una producción excesiva de bicarbonato. Como ejemplo, una alcalosis metabólica puede resultar después de una transfusión masiva de sangre cuando el anticoagulante citrato se metaboliza a bicarbonato. (La alcalosis es sólo transitoria ya que el riñón normalmente la excreta rápidamente- ver Sección 7.3). El punto importante a tener en cuenta es cómo algunos de estos aniones (por ejemplo, lactato, acetato) se utilizan en soluciones cristaloides IV como fuente de bicarbonato (aunque esto es indirecto por supuesto ya que el bicarbonato solo se produce cuando son metabolizados en el organismo).

La situación con el lactato a veces causa confusión a los estudiantes. El punto clave a recordar es que el ácido láctico es un ácido pero el lactato es una base. La administración de lactato en solución de Hartmann nunca puede resultar en una acidosis láctica porque es una base y no un ácido. La solución contiene lactato de sodio y no ácido láctico. El anión lactato es la base conjugada del ácido láctico y representa bicarbonato potencial y no potencial H ⁺.

Entonces, ¿significa esto que la solución de Hartmann se puede utilizar para la reanimación volumétrica en pacientes con acidosis láctica?

En primer lugar, considere los siguientes puntos:

• La solución de Hartmann tiene un alto [Na ⁺] (que restringe el fluido a la ECF) por lo que es una solución útil de reemplazo ECF. La infusión de una cantidad apropiada puede corregir una deficiencia de volumen intravascular.
• El lactato no puede amortiguar H ⁺ (para formar ácido láctico) a pH fisiológico ya que el pKa (3.86) de la reacción es demasiado bajo.
• Normalmente, el lactato puede ser metabolizado en el hígado y esto da como resultado el consumo de H ⁺ (o equivalentemente: producción de HCO ₃ ^-)
• Los pacientes con acidosis láctica presentan un metabolismo hepático inadecuado del lactato por lo que la producción de HCO ₃ ^- a partir del lactato infundido se ve afectada. (Entonces, hasta que este problema con el metabolismo hepático pueda corregirse entonces el lactato infundido no puede actuar como fuente de bicarbonato).

El nivel sérico de lactato se utiliza como índice de la gravedad de la acidosis láctica ya que cada lactato generalmente significa que se ha producido un H ⁺. Si ahora se da lactato de sodio en solución de Hartmann entonces el nivel de lactato no es una guía tan útil ya que ahora no todo el lactato implica la presencia de una cantidad equivalente de H ⁺ que se produjo con él en el cuerpo.

Entonces: La solución de Hartmann es una excelente solución de reemplazo ECF para corregir la hipovolemia. Si la circulación mejora y el metabolismo hepático del lactato vuelve a la normalidad entonces se generará bicarbonato y la solución ayuda indirectamente a corregir la acidosis láctica también. (Pero claro que si esto sucediera entonces el cuerpo también metabolizaría el lactato producido endógenamente y este sería el factor principal en la corrección de la acidosis). Sin embargo, si este metabolismo hepático no ocurre, entonces el lactato infundido solo interfiere con la utilidad de las mediciones de lactato en serie como índice serial de gravedad de la acidosis.

En general entonces, generalmente no es la solución de reemplazo ECF preferida. Si es la única solución fácilmente disponible entonces se puede usar y el lactato infundido (una base) no puede empeorar la acidemia. La recomendación 'oficial' es no utilizar la solución de Hartmann en pacientes con acidosis láctica. (Como punto de interés, ¡podría considerar si la solución salina normal que contiene el cloruro no metabolizable como anión podría ser mejor!)

Lactato endógeno

Normalmente se produce algún exceso de lactato en ciertos tejidos y se “derrama” en la circulación. Este lactato puede ser absorbida y metabolizada en diversos tejidos (por ejemplo, miocardio) para aportar energía. Solo en el hígado y el riñón se puede convertir el lactato de nuevo en glucosa (gluconeogénesis) como alternativa al metabolismo al dióxido de carbono. La glucosa puede volver a entrar en la sangre y ser absorbida por las células (especialmente las células musculares). Este ciclo glucosa-lactato-glucosa entre los tejidos se conoce como el ciclo de Cori. Por lo general, no hay producción neta de lactato que se excreta del cuerpo. El umbral renal para lactato es relativamente alto y normalmente todo el lactato filtrado se reabsorbe en los túbulos.

La cantidad total de lactato involucrado es grande (1,500 mmoles/día) en comparación con la producción neta de ácido fijo (1 a 1.5 mmols/kg/día). El metabolismo del lactato en el hígado elimina indirectamente el H ⁺ producido posteriormente a la producción tisular de lactato. Se producirá acidosis láctica si este metabolismo hepático no es adecuado. (Ver Acidosis láctica).

El metabolismo del lactato procedente de la solución IV de Hartmann también resulta en un consumo neto de H ⁺, pero como este lactato se asoció con Na ⁺, el resultado global es una producción neta de bicarbonato. Efectivamente, el metabolismo de este lactato da como resultado la generación de una cantidad equivalente de bicarbonato. La situación es similar con el metabolismo de citrato y gluconato en otros fluidos IV.

Cetonas

Los ceto-ácidos como el acetoacetato se producen en las mitocondrias hepáticas debido a la oxidación incompleta de los ácidos grasos. Las cetonas se liberan en el torrente sanguíneo y se metabolizan en los tejidos (especialmente el músculo). ^{La producción hepática de cetoácidos produce H + y la oxidación del ceto-anión en los tejidos consume H + y con ello regenera el HCO ₃, que lo había tamponado en el torrente sanguíneo.} En la cetoacidosis diabética severa, ¡la producción de ceto-ácido puede superar los 1,200 mmoles/día en un adulto! En individuos sanos, se produce una modesta cantidad de cetonas en exceso solo con un ayuno significativo. (Ver también Sección 8.2 Cetoacidosis)

Aminoácidos

Los aminoácidos son todos iones dipolares (zwitteriones) a pH fisiológico ya que todos tienen grupos COO ^- y NH ₃ ⁺. Estos son los grupos que participan en la formación del enlace peptídico. Como estos grupos están presentes en todos los aminoácidos, entonces la oxidación de estos grupos en todos los aminoácidos dará como resultado una producción de cantidades iguales de bicarbonato y amonio: típicamente 1,000 mmol/día de cada uno. Este aspecto y las implicaciones ácido-base se han tratado en el apartado 2.4 anterior y no se repetirán aquí.

Los aminoácidos también tienen cadenas laterales y el metabolismo incompleto de algunos de estos tiene efectos ácido-base, por ejemplo, el metabolismo de la cadena lateral puede resultar en una producción neta de ácido fijo. El ácido sulfúrico se produce a partir del metabolismo de la metionina y la cisteína. Este es un componente importante de la carga neta de ácido fijo.

La arginina, la lisina y la histidina tienen nitrógeno en sus cadenas laterales por lo que su metabolismo genera H ⁺. El glutamato y el aspartato tienen grupos ácido carboxílico (COO ^-) en sus cadenas laterales por lo que su metabolismo consume H ⁺ (y por lo tanto produce HCO ₃ ^-). El balance de estas reacciones es una producción neta diaria de H ⁺ y aniones ácidos de 50 mmol/día (es decir, producción de 210 mmoles/día y consumo de 160 mmol/día). El hígado es el principal productor neto de ácidos fijos.

Metabolismo del Amonio

Consulte la sección 2.4 para más detalles. La conversión de NH ₄ ⁺ a urea en el hígado da como resultado una producción equivalente de H ⁺. Las infusiones de NH ₄ Cl tienen un efecto de carga ácida debido a este metabolismo hepático. H ⁺ no puede liberarse directamente del NH ₄ ⁺ en el cuerpo porque el alto pKa de la reacción significa que NH ₃ está presente en cantidades tan solo diminutas a pH 7.4.

Síntesis de Proteínas Plasmáticas

El hígado es el principal productor de proteínas plasmáticas ya que casi todas (excepto las inmunoglobulinas) se producen aquí. La síntesis de albúmina representa el 50% de toda la síntesis de proteínas hepáticas. Los papeles ácido-base de la albúmina son:

• es el principal anión no medido en el plasma que contribuye al valor normal de la brecha aniónica
• tampón extracelular para CO ₂ y ácidos fijos
• niveles anormales pueden causar un trastorno metabólico ácido-base

La hemoglobina es más importante que la albúmina para amortiguar el H ⁺ producido a partir de CO ₂. Además, el bicarbonato es más importante que la albúmina como tampón para ácidos fijos.

El papel de los niveles bajos o altos de albúmina en la causa de trastornos ácido-base es difícil de explicar dentro del marco tradicional del análisis ácido-base. El papel de la albúmina como el principal ácido débil no volátil presente en el plasma y su significación en el equilibrio ácido-base se discute en la Sección 10. La hipoalbuminemia provoca una alcalosis metabólica.

Visión general

La consideración de todos estos factores muestra que el hígado tiene un papel extremadamente importante en la fisiología ácido-base normal. El énfasis tradicional en el pulmón y el riñón como órganos de regulación ácido-base debe extenderse a un nuevo concepto de la importancia del complejo pulmono-hígado-riñón.

Los trastornos hepáticos a menudo se asocian con trastornos ácido-base. Los trastornos más comunes en la enfermedad hepática crónica son la alcalosis respiratoria (más común) y la alcalosis metabólica.