El pH (logaritmo de uno dividio por la concentración de hidrogeniones) de 7,4 de los líquidos orgánicos, es un valor para el cual las células funcinan de forma óptima. Lo que significa la necesidad de que se mantenga lo más estable posible. Sin embargo, el propio metabolismo celular y la función respiratoria y renal pueden alterar dicho valor, poniendo en peligro la vida del individuo. Para evitar estas variaciones, el organismo utiliza mecanismos de amortiguación del pH organizados en dos frentes: 1. un primer frente de tipo químico, mediante los amortiguadores químicos de nuestro líquido orgánico; 2. y un segundo frente orgánico, mediante la participación de la actividad pulmonar y renal en el control de dichos amortiguadores.

 FACTORES QUE MODIFICAN EL pH DEL MEDIO INTERNO:
Las reacciones metabólicas derivadas del tipo de nutrientes de nuestra dieta producen ácidos y bases cuyo balance neto altera la concentración de H+ del medio. Los ácidos producidos pueden ser de tipo volátil (CO2) y no volátil o fijo (orgánicos y fuertes). Los primeros proceden del metabolismo normal de los HC, grasas y aminoácidos, a una razón de 300 litros por día (entre 15 y 20 moles), para un QR de 0,82, lo que supone de 20 a 40 moles de H+, eliminados en forma de CO2 por el pulmón (debido a la hidratación del CO2en CO3H2 el cual pasa rápidamente a CO3H- y H+). Los ácidos orgánicos no volátiles se producen en el metabolismo incompleto de la glucosa y glucógeno produciéndose ácido láctico y en las grasas, ácido acetoacético y ácido ß-OH butírico (hay otros como el úrico, fosfórico, acético, etc.). Normalmente su efecto en el pH es transitorio ya que son catabolizados a CO2 y agua, salvo que dicho metabolismo incompleto se cronifique.

Respecto a los ácidos fuertes, éstos proceden del metabolismo de algunos aminoácidos produciéndose SO4H2, ClH y PO4H3. 

 El metabolismo de ácidos orgánicos como el lactato, citrato, isocitrato, etc cuyo contenido aumenta en la dieta vegetariana, genera bicarbonato por tanto alcalinidad en el MI, también lo generan el metabolismo de aa aniónicos (glutamato, aspartato), lo mismo que ocurre en el hígado con la metabolización de aniones dietéticos.Aproximadamente la mitad de la producción diaria de ácidos no volátiles es amortiguada por la producción metabólica de álcalis.

 Para una dieta mixta y teniendo en cuenta el balance entre los álcalis y ácidos no volátiles producidos, laproducción neta de H+ es de 1 mEq de H+ /kg de peso / día, lo que significa una pérdida de una cantidad igual de CO3H-, al utilizarse éste como amortiguador de dichos ácidos.

 AMORTIGUADORES QUÍMICOS: Los amortiguadores químicos son aquellos que en disolución tienen poca capacidad de disociación, es decir que sean ácidos o bases débiles (AH = A- + H+ ), por lo tanto su constante de disociación (Ka) es muy baja o su pKa (logaritmo de Ka) muy alto. Para que un compuesto en disolución sea un buen amortiguador debe tener un pKa igual o próximo al valor del pH que queremos ajustar; y si su pKa no se aproxima que al menos los componentes de su disociación puedan ser facilmente añadidos o retirados, con objeto de mantener el equilibrio o tengan concentraciones altas.

 En función de estas propiedades los organismos utilizan tres tipos de amortiguadores químicos: el par CO3H-/CO2 (pKa de 6,1), el par PO4H2- / PO4H2- (pKa de 6,8), y los proteinatos (pKa próximo a 7,4). También se utiliza en la orina el par NH4+ / NH3 (pKa de 9,3).

 La distribución en los compartimentos líquidos e importancia de cada uno de estos amortiguadores es la siguiente: En el espacio intracelular: 1º proteinatos, 2º PO4H2- / PO4H2- y 3º CO3H-/CO2. En el espacio extracelular: en plasma: 1º el HCO3-/CO2 es el principal con una concentración de unos 24 mEq/L. 2º las proteínas plasmáticas(más del 75% para el HCO3- y el resto por las proteínas plasmáticas). En células sanguíneas: la Hb reducida (Hb-/HHb), responsable de más del 90% de la amortiguación de los ácidos volátiles.Líquido intersticial (incluida linfa) (LIT): El par CO3H-/CO2 es el principal amortiguador de ácidos no volátiles con una [HCO3-] = 27 mmol/L de LIT. En humanos el volumen de LIT es tres veces el del plasma, por lo que su capacidad amortiguadora es mayor.

 En capacidad amortiguadora total del pH del medio interno, el espacio intracelular es el primero, participando en un 75%; el segundo es el sistema bicarbonatado del espacio intersticial (LIT), y el tercero es la sangre, donde se realizan los ajustes finos.

Aunque el par CO3H-/CO2 tiene un pKa alejado del pH 7,4, sin embargo es el único cuyas concentraciones pueden ser ajustadas a las necesidades amortiguadoras del sistema, de ahí su importancia en la regulación final del pH. Esta regulación se consigue gracias a la particpación de los pulmones en el control de los niveles de CO2, y de los riñones en el control de la concentración del CO3H-.

 CONTROL ORGÁNICO DEL pH:

 La actividad pulmonar se ajusta en función de los niveles de CO2 en sangre, reflejo de los cambios en el pH. Cuando el CO2 sube los pulmones hiperventilan para compensar; cuando el CO2 baja los pulmones hipoventilan aunque dentro de unos límites que no supongan hipoxia. Esta actividad pulmonar determinan una rápida compensación (en minutos) de los cambios del pH del medio (niveles de ácidos volátiles). En consecuencia, las patologías pulmonares supondrán en contrapartida alteraciones del pH del medio, provocando acidosis o alcalosis de tipo respiratorio.

 La actividad renal también participa en el control del CO3H- plasmático modificado por la producción metabólica de ácidos fuertes o álcalis. El riñón recupera todo el bicarbonato filtrado (3 mmol/min (4320 mmol/día), el 80% en el TP; un 15% en el AHAG y el resto (5%) en el TD y CC) siempre que su concentracción plasmática no supere su umbral renal cifrado en 26 mEq/L. Para ello el CO3H- filtrado se une al H+ secretado por la célula (por intercambio apical con el sodio o mediante una bomba apical de H+) y forma CO3H2 que por la anhidrasa carbónica del ribete en cepillo de las células tubulares, se transforma en H2O y CO2. El CO2 entra en la célula y se hidrata gracias a la anhidrasa carbónica intracelular, volviendo a formar CO3H- y H+. El CO3H- sale por la mebrana basal intercambiado por Cl- y el hidrogenión es secretado al túbulo. De esta forma, se consigue recuperar todo el bicarbonato filtrado. En el TD y CC las células que realizan estas reacciones son las intercaladas tipo A. Las tipo B se encargan de realizar las reacciones inversas, de forma que secretan al túbulo el exceso de bicarbonato y hacia el plasma los hidrogeniones.

Los 70 mEq/L de ácidos fuertes son eliminados por el riñón en forma de hidrogenión amortiguado por amortiguadores tubulares que evitan una caída dañina del pH tubular. Los sistemas tubulares de amortiguación son: el par PO4H2- / PO4H2- procedente de la filtración y por tanto tienen una capacidad finita de amortiguación (ya que parte es reabsorbido) de unos 12 a 40 mEq de H+/L/día (excreción de ácido titulable). En este sistema por cada CO2 del plasma que entra en la célula tubular se produce un bicarbonato que sale al plasma y un hidrogenión que sale al túbulo y es amortiguado por el PO4H2- y excretado. 

El otro par utilizado por el riñón y que no tiene límite amortiguador, debido a que es sintetizado in situ (amoniogénesis) es el par NH4+/NH3. Para ello la célula del TP desamina la glutamina hasta obtener alfa-cetoglutarato2- y finalmente bicarbonato e hidrogenión, con la producción de 2 NH4+ mediante la acción de la glutaminasa primero, enzima cuya actividad depende del pH y después la glutamato deshidrogenasa. El NH4+ sale al túbulo intercambiado por sodio y se concentra en él hasta llegar al túbulo distal donde sale gracias al cotransporte Na+/NH4+/2Cl-. En el intersticio se equilibra con el NH3 entrando éste último en el CC donde reacciona con el hidrogenión y forma nuevamente NH4+ que al ser impermeable es excretado. Por cada molécula de glutamina desaminada se producen dos de bicarbonato que salen al plasma (recuperación de bicarbonato consumido) y dos de hidrogeniones que pasan al túbulo donde serán amortiguados en el CC con el NH3.
En definitiva, la excreción neta renal de ácido (hidrogenión) será la resultante de la excreción en forma de ácido titulable (OAT x Vo) más la excreción en forma de NH4+ (ONH4+ x Vo) más los hidrogeniones libres (< 0,03 mEq/L orina) menos el bicarbonato excretado (OCO3H- x Vo).

Entre los factores que modifican la capacidad renal excretora de hidrogeniones se encuentran: 1. el pH plasmático, dado que regula la actividad de la glutaminasa; 2. el nivel de PCO plasmático, ya que éste entra en la célula y se transforma en bicarbonato para el plasma e hidrogenión para el túbulo; 3. la actividad de la anhidrasa carbónica; 4. la reabsorción de sodio, ya que está acoplada a la secreción de H+; 5. concentración plasmática de potasio, ya que si se reabsorbe potasio se secreta hidrogenión; 6. la aldosterona que incrementa la secreción de H+ en CC por estímulo directo de la bomba de H+, por aumento de la secreción de K+(hipopotasemia) y por aumento de la reabsorción de Na+; 7. la paratohormona por su efecto inhibidor sobre el antitransporte Na+/H+ en TP; 8. la masa renal funcional (su disminución genera acidósis por caída en la secreción de hidrogeniones) y 9. los diuréticos que al concentrar sodio en el CC favorecen la excreción de H+.

 ALTERACIONES DEL pH: Cuando el pH plasmático es < de 7,35 (45 nmol/l de H+) se produce acidemia y cuando es > de 7,45 (35 nmol/l de H+) alcalemia. Dependiendo de su origen las alteraciones pueden ser de tipo respiratorio o de tipo metabólico. Las primeras viene determinadas por patologías de tipo respiratorio dando lugar a acidósis respiratorias (hipoventilación) o alcalósis respiratorias (hiperventilación). Las segundas son por alteraciones metabólicas y/o renales: acidósis metabólicas y alcalósis metabólicas.

Cuando se produce una alteración ácido base rápidamente intervienen los mecanismos compensadores químicos y orgánicos que intentan mantener el pH en su nivel normal. Cuando la alteración es crónica, los mecanismos compensadores intentan llevar el pH al valor normal, aunque mientrás no se elimine la causa de la alteración no lo conseguirán. Una forma de ver las alteraciones ácido base y sus compensaciones es utilizando el diagrama CO3H- /pH frente a diferentes valores de la PCO2 (diagrama de Davemport).