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==Tipos de trastornos hidroelectrolíticos==
Son numerosas las situaciones patológicas en la práctica diaria en las que ocurren desequilibrios hídricos, electrolíticos y ácido-básicos. Sus manifestaciones clínicas señalan la oportunidad para precisar su naturaleza e intensidad a través de estudios auxiliares que conducen a la toma de medidas valiosas para manejar con éxito estos problemas.
Casi la mitad del peso de un ser humano está constituido por agua que es el solvente corporal ideal. Está distribuida en dos grandes espacios, el intracelular y el extracelular. Este último, a su vez, se divide en dos compartimentos: el intersticial que baña las células y el intravascular que incluye los elementos figurados y el plasma. Existen además otros tres pequeños espacios: el primero es el agua contenida en el tejido conectivo, cartílago y tendones; el segundo es el agua unida a la matriz del hueso; y el tercero, conocido como transcelular, está compuesto por las secreciones digestivas, sudor, líquido cefalorraquídeo y fluidos pleural, sinovial e intraocular. Las células (espacio intracelular) y el intersticio (espacio intersticial) están separados por la membrana celular; el intersticio y la sangre (espacio intravascular), por la pared capilar.
El intercambio de substancias entre estos espacios es esencial para la vida. Nutrientes como el oxígeno o la glucosa son acarreados a las células por la sangre vía el líquido intersticial; productos de desecho del metabolismo celular, como el bióxido de carbono o la urea, difunden al espacio intersticial y son removidos por la sangre y excretados por el pulmón o el riñón. El objetivo de este texto es analizar el volumen y la composición de éstos espacios, los factores que determinan su distribución, las alteraciones que ocurren en los distintos estados patológicos y su tratamiento.
Los líquidos corporales están divididos en dos grandes espacios: intracelular y extracelular: este último se divide a su vez en intersticial e intravascular.
COMPOSICIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LOS LÍQUIDOS CORPORALES
El contenido de agua del organismo humano adulto oscila entre 50-60% del peso corporal
total. En los recién nacidos es de 75-77%; en los niños de 1 a 12 meses de edad, 65.5% y en los de uno a 10 años, 61.7%. A partir de esta edad, los cambios son mínimos hasta la edad adulta. Antes de la pubertad no existe diferencia en el contenido del agua en relación al sexo pero a partir de esta edad existe mayor contenido de agua en el sexo masculino debido a los depósitos de grasa que aparecen en la mujer. Cuando el individuo envejece, la proporción de agua disminuye aún más, conservándose menor proporción en la mujer. Del agua corporal total, el músculo contiene 50%, la piel 20%, la sangre 10% y los otros órganos o sistemas el 20% restante.
El contenido de agua en el organismo humano varía de 77% en el recién nacido, hasta 45% en el anciano.
El agua extracelular constituye, durante el primer año de la vida, 47% del agua corporal total y en el segundo año, 41%. A partir de entonces hay pocas variaciones de la proporción que se encuentra en el adulto. El volumen plasmático representa alrededor del 7.5% del agua total, con variaciones de 34 a 58 mL por kilogramo de peso. El agua intersticial es 20% del agua total, alrededor de 120 ml/kg de peso, incluyendo la del tejido conectivo, del cartílago y del tejido óseo. Los líquidos transcelulares constituyen el 2.5% del agua total o 15.3 mL/kg de peso en condiciones de salud y corresponden en su mayor parte a los líquidos gastrointestinales.
La composición iónica de los espacios vascular e intersticial se muestra en el cuadro 1. Los iones constituyen 95% de los solutos del agua corporal. En el líquido extracelular el Na+ es el catión más importante, el Cl- y el -HCO3 los aniones mayoritarios y las proteínas plasmáticas, restringidas al espacio intravascular, constituyen también una fracción importante de los aniones plasmáticos.
La concentración iónica en el líquido intersticial, difiere de la concentración plasmática debido a los efectos del llamado equilibrio de Gibbs-Donnan. Como se sabe, la pared capilar es permeable a todos los solutos presentes con excepción de las proteínas aniónicas. Por tanto, la concentración de aniones difusibles (Cl-) será mayor en el líquido intersticial libre de proteínas. La electroneutralidad se mantiene en ambos lados de la membrana, pero la osmolaridad será mayor en el espacio intravascular que contiene proteínas.
Intercambio de agua entre el plasma y el líquido intersticial
La llegada de nutrientes a las células y la remoción de productos de deshecho de los tejidos se lleva a cabo a través de la pared capilar, por la difusión de solutos y gases (CO2 y 02) entre el plasma y el líquido intersticial; este último, constituye el mar interior que baña las células, el "milieu interieur" de Claude Bernard. La homeostasis orgánica es el equilibrio que caracteriza al medio interno en estado de salud.
Las fuerzas osmóticas transcapilares mantienen la distribución del líquido vascular e intersticial en un estado de balance. El capilar es permeable a todos los solutos plasmáticos con excepción de las proteínas, que cruzan con dificultad la pared capilar o lo hacen en un porcentaje mínimo y por tanto funcionan como osmoles efectivos que generan la presión coloido-osmótica (PCO). En el líquido intersticial, la ausencia de osmoles efectivos obliga a este fluído a difundir hacia el interior de los capilares; esta difusión sería continua si la PCO no fuera contrarrestada por la presión hidrostática intracapilar (Pcap), fuerza generada por la contracción del ventrículo izquierdo y que permite a la sangre circular por el árbol vascular y alcanzar la microcirculación. La Pcap sobrepasa a la PCOcap y favorece la formación de un ultrafiltrado libre de proteínas que difunde hacia el intersticio. Estas fuerzas obligan la salida de líquido capilar hacia el espacio intersticial en el lado arterial del lecho capilar; en este sitio la Pcap es mayor a la PCO cap. En la porción venosa de la red capilar el fluído intersticial retorna al interior del capilar (la Pcap es menor que la PCO cap).
Este comportamiento se puede expresar matemáticamente con la ley de Starling: Filtración neta = Kf (Pcap + PCOint) - (PCOcap+Pint). En esta fórmula Kf es una constante de integración que incluye las características de permeabilidad de la membrana: área de filtración y porosidad; Pcap es la presión hidrostática en el capilar; PCOint es la presión coloido-osmótica intersticial; PCOcap es la presión coloido-osmótica intracapilar y Pint es la presión hidrostática intersticial. Ya que la PCOint y la Pint son prácticamente iguales, la fórmula anterior puede simplificarse: Filtración neta = Kf (Pcap - PCOcap). La presión hidrostática media es de 32 mmHg en el capilar arteriolar y de 15 mmHg en el capilar venular. La PCO media es de 23 mmHg a lo largo del capilar y posiblemente se incrementa discretamente al movilizarse líquido hacia el intersticio; esta diferencia en las presiones obliga al líquido intersticial a regresar el interior de los capilares en el lado venular. El líquido que queda atrapado en el intersticio regresa al intravascular a través de la circulación linfática.
Cuadro 1. Concentración normal de electrolitos
PLASMA
LíQUIDO
INTERSTICIAL
(mg/dL)
(mEq/L)
(mEq/L)
CATIONES
SODIO
326.0
142.0
144.0
POTASIO
16.0
4.0
4.0
CALCIO
10.0
2.5
2.5
MAGNESIO
2.5
1.5
1.5
CATIONES TOTALES
354.5
150.0
152.0
ANIONES
CLORO
362.0
103.0
114.0
BICARBONATO
60.0
25.0
30.0
FOSFATO
3.5
2.0
2.0
SULFATO
1.5
1.0
1.0
ACIDOS ORGÁNICOS
15.0
5.0
5.0
PROTEÍNAS
7,000.0
14.0
0.0
ANIONES TOTALES
7,442.0
150.0
152.0
El agua intracelular constituye del 55% al 75% del agua corporal total, 330 ml/kg de peso en el adulto. Los límites anatómicos están dados por las membranas celulares formadas por proteínas, lípidos y polisacáridos. Dichas membranas tienen permeabilidad selectiva, lo cual da origen a las notables diferencias en la composición que tienen los líquidos dentro y fuera de la célula y que requieren mecanismos activos energéticos para su conservación.
Transporte activo y pasivo
El agua y los solutos corporales se intercambian constantemente entre los distintos compartimentos corporales. Esto ocurre a través de mecanismos activos y pasivos. El movimiento de las partículas es pasivo si ocurre espontáneamente y a favor de un gradiente de difusión electroquímico u osmótico. Por el contrario, el movimiento de partículas es activo si depende de energía y habitualmente ocurre en contra de un gradiente químico, eléctrico u osmótico o una mezcla de ellos.
La primera barrera al movimiento de solutos en el cuerpo son las membranas celulares. Aún cuando la mayoría de los solutos pequeños penetran a través de las membranas celulares, esta movilidad es mucho más lenta que en el agua. Por ejemplo, la permeabilidad al K+ de la membrana celular del músculo esquelético es 10-7 menos permeable que una capa de agua de igual grosor. La habilidad de un soluto para cruzar la membrana depende de su solubilidad en la matriz lipoproteica de la membrana. Substancias muy liposolubles como son el oxígeno, el CO2 y la urea, atraviesan libremente todas las membranas, pero los iones y la glucosa que son altamente hidrosolubles, cruzan la membrana a través de poros hidrofílicos.
El transporte activo es un componente muy importante de la función celular. El Na+ normalmente difunde en forma pasiva al interior de las células y el K+ difunde hacia el exterior. Para que la célula mantenga la concentración intracelular normal de estos iones, debe extruir Na+ e introducir K+ por medio de la bomba Na+-K+ ATPasa. También se sabe que todas las membranas generan un potencial eléctrico. La bomba Na+-K+ no es electrogénica y el intercambio del Na+ y el K+ no produce separación de cargas, aunque sí juega un papel importante en la generación del potencial eléctrico. Esto ocurre porque la membrana es aproximadamente 100 veces más permeable al K+ que al Na+; la concentración de K+ en el interior de la célula es de 150 mEq/L y de sólo 4 mEq/L en el exterior. El K+ difunde hacia el exterior de la célula a favor de un gradiente de concentración y como resultado el lado extracelular de la membrana se carga en forma positiva con respecto al interior de la célula. Este efecto del K+ en el potencial de membrana es muy importante clínicamente ya que tanto la hiperkalemia como la hipokalemia ponen en peligro la vida por cambios en el potencial de membrana en el músculo cardíaco.
UNIDADES DE MEDICIÓN DE LOS SOLUTOS CORPORALES
La concentración de los solutos orgánicos puede ser expresada en diferentes unidades:
miligramos por decilitro (mg/dl), milimoles por litro (mmol/L), miliequivalentes por litro (mEq/L) o miliosmoles por litro (mosmol/L).
En el caso del sodio (Na+): 2.3 mg/L, 1 mmol/L, 1 mEq/L o 1 mosmol/L, son valores que representan la misma concentración de Na+. Todas estas unidades se emplean en la clínica, por lo que es fundamental comprender su nomenclatura, importancia y significado.
Peso atómico y molecular
El peso atómico de los elementos es un número arbitrario que permite la comparación de sus pesos relativos. Inicialmente se tomó como referencia al oxígeno al que se le asignó un peso arbitrario de 16 y en 1961 fue substituido por el carbono, con peso arbitrario de 12 unidades de masa atómica. Los pesos atómicos de los otros elementos se determinaron en relación al peso del oxígeno; "el oxígeno es a la tabla de los elementos, lo que el metro al sistema métrico decimal", ambas unidades son arbitrarias.
Si el peso atómico de cualquier elemento se expresa en gramos, tenemos lo que se llama átomo-gramo o átomo-masa. Los átomos se agrupan constituyendo moléculas; el peso molecular relativo de un compuesto que contenga dos o más átomos, es igual a la suma de los pesos atómicos. Por ejemplo, el peso molecular de la sal común o cloruro de sodio (NaCl) es 58.5 (23 de Na+ y 35.5 del Cl).
Si se expresa el peso molecular en gramos de cualquier compuesto tenemos la molécula gramo denominada también mol, siendo la milimola (mmol) el peso molecular expresado en miligramos. Si el peso molecular de la glucosa, que es de 180, lo expresamos en gramos: 180 gramos de glucosa corresponden a un mol, y si se expresa en miligramos: 180 miligramos corresponden a 1 mmol de glucosa. Experimentalmente se ha demostrado que un mol de cualquier substancia no disociable, contiene el mismo número de átomos o partículas: 6.023 X 1023 (número de Avogadro). Es por esto que 1 mol de Na+ posee el mismo número de átomos o partículas que 1 mol de Cl-, a pesar que el primero pesa 23 g y el segundo 35.5 g. Al disociarse el mol de NaCl en iones de Na+ y Cl, la solución contendrá el doble de partículas.
La concentración de moléculas no electrolíticas (que no se disocian eléctricamente) como glucosa y urea, se informa por costumbre en mg/dl en vez de mmol/L. El peso molecular de la glucosa es 180, en consecuencia, una concentración de glucosa de 180 mg/L (o sea, 18 mg/dL) es igual a 1 mmol/L.
Concepto de equivalencia química
Todos los elementos con carga eléctrica se denominan electrolitos, los de carga positiva se llaman cationes y los de carga negativa aniones (Fig. 1). Cuando los aniones y los cationes se combinan lo hacen de acuerdo a su carga iónica o valencia y nunca de acuerdo a su peso. La equivalencia se refiere a la capacidad de combinación del ión, no a su peso. Un equivalente se puede definir como la cantidad en gramos de cualquier elemento capaz de combinarse o de reemplazar a un átomo gramo de ión hidrógeno (H+). Así, el peso equivalente de un elemento es el peso que se combina con o substituye a un átomo de hidrógeno; un gramo equivalente de un elemento es la cantidad en gramos que lleva el mismo número de cargas que el gramo equivalente de cualquier otro elemento. Ejemplo: 23 gramos de Na+ son equivalentes a 35.5 gramos de CI y a 39g de K+. En el caso del calcio que tiene un peso atómico de 40 pero con 2 valencias, el peso equivalente será igual a la mitad del peso atómico, que es donde se encuentra una sola valencia.
Figura 1. Electrolitos
Electrolitos. Si a una solución electrolítica se le aplica una carga de un Faraday, se depositará en el ánodo un peso equivalente de aniones y en el cátodo uno de cationes
GRAMO EQUIVALENTE es la cantidad en gramos de un elemento, con el mismo número de cargas que el gramo equivalente de cualquier otro elemento.
Por definición, 1 g de H+ es igual a 1 mol de H+ (6 x 1023 partículas, número de Avogadro); y 1 mol de cualquier anión univalente (con carga 1, contiene 6 x 1023 partículas) se combinará con un mol de H+ que es igual a 1 equivalente (Eq). Por ejemplo: 1 mol de H+ (1 g) + 1 mol de Cl- (35.5 g) = 1 mol de HCl (36.5 g). Igualmente, 1 mol de un cation univalente (carga 1+) también es igual a 1 Eq ya que puede reemplazar al H+ y combinarse con 1 Eq de Cl-. Por ejemplo: 1 mol de Na+ (23 g) + 1 mol de Cl- (35.5) = 1 mol de NaCl (58.5 g). El calcio ionizado (C++) es un catión divalente y en consecuencia tiene mayor capacidad de combinación ya que 1 mol de Ca++ se puede combinar con 2 mol de Cl- y poseerá la capacidad de combinación de 2 Eq. Ejemplo: 1 mol de Ca++ (40 g) + 2 mol de Cl- (71 g) = 1 mol CaCl2 (111 g).
La concentración de electrolitos en mEq/L, enfatiza que se combinan mEq a mEq y ejemplifica el concepto de electroneutralidad.
Los solutos en los líquidos corporales están relativamente diluídos y la mayoría de los iones se encuentran en concentraciones de miliequivalentes (mEq), o sea, una milésima de Eq. Para convertir de mmol/L a mEq/L se pueden emplear las siguientes fórmulas: mEq/L = mmol/L/valencia, o bien mEq/L = mg/dL x 10 x valencia/peso molecular (se multiplica por 10 para convertir de dL a litro).
Debe enfatizarse que no todos los iones pueden ser medidos fácilmente en mEq/L. La concentración de calcio total en suero es aproximadamente 10 mg/dl. Si se aplica la fórmula anterior tenemos que: mEq/L de calcio = (10 x 10) 2/40 = 5 mEq/L. Sin embargo, más o menos el 55% del calcio está unido a proteínas y en complejos de citrato y fosfato; sólo 2 a 2.5 mEq/L está en forma de Ca++ ionizado. El fosfato adolece de otros problemas ya que existe en diferentes formas iónicas, H2PO4-, HPO4= y PO43- y no se puede tener una valencia exacta; 1.8 es una valencia aproximada ya que el 80 por ciento del fósforo existe en la forma HPO4= y 20 por ciento como H2PO4-. Si la concentración normal de fósforo sérico es 3.5 mg/dl, (3.5 x 10) 1.8/31 = 2 mEq/L.
La expresión de la concentración iónica en miliequivalentes por litro tiene las siguientes ventajas: 1) Enfatiza que los iones se combinan miliequivalente a miliequivalente y no mmol a mmol o mg a mg, y 2) Ejemplifica con claridad el concepto de electroneutralidad, o sea que la suma de aniones es igual a la suma de cationes en los diferentes espacios corporales (Cuadro 1).
Concepto de ósmosis, presión osmótica y osmolaridad
Los conceptos de ósmosis y de presión osmótica se pueden entender si se analiza el experimento de la figura 2. Se separa el agua pura (H2O) contenida en el recipiente, por una membrana semipermeable (representada por la línea) que permite el libre paso de H2O, pero no de un soluto como la glucosa que se agrega en el lado A. Las moléculas de agua libre de glucosa exhibirán una movilidad que les permitirá cruzar la membrana en proporción a su actividad. Esta actividad de difusión del solvente se denomina "osmosis" y en teoría el agua debe difundir indefinidamente ya que su concentración o actividad molecular siempre será menos en el compartimento que contenga glucosa. Sin embargo, como el recipiente A es rígido, el aumento de volumen resultará en un incremento de la presión hidrostática, que se traducirá en una elevación de la columna de líquido en el compartimento que contiene la glucosa. Cuando la presión hidrostática de esta columna alcanza la presión de difusión del solvente, ambas presiones se equilibran y el flujo de agua se detendrá. A esta presión hidrostática que se opone a la fuerza osmótica del agua se le conoce como "presión osmótica".
Figura 2. Presión osmótica
MEMBRANA PERMEABLE AL AGUA Y UREA E IMPERMEABLE A LA GLUCOSA. En el dibujo del lado izquierdo se observa paso de agua del lado B al lado A, debido a la presión osmótica ejercida por la glucosa agregada a ese compartimento. En el otro dibujo, la urea que se agrega al lado A difunde libremente hacia el otro lado de la membrana y no ejerce presión osmótica. Modificada de: Gordillo PG. Electrolitos en pediatría. Fisiología y clínica. 2a ed. México: Asociación de Médicos del Hospital Infantil de México, 1975.
Si volvemos al otro recipiente de la figura 2 en el cual, en vez de añadir glucosa al lado A se agrega un soluto capaz de cruzar la membrana, como la urea, que difunde a través de la mayoría de las membranas semipermeables artificiales y biológicas, este soluto se moverá a favor de un gradiente de concentración hacia el compartimiento libre del soluto hasta alcanzar la misma concentración en ambos lados de la membrana; sin embargo, no habrá cambios de volumen de agua y no se generará presión osmótica transmembrana.
La concentración osmótica de una solución, o sea el número de partículas disueltas en el solvente, se denomina, osmolaridad. Para estimar con exactitud la osmolaridad de una solución, se utiliza una propiedad coligativa de las soluciones, la de bajar el punto de congelación del agua. El agua destiada se congela a 0oC y 1 osmol en el volumen de un litro se congela a -1.86oC. El plasma se congela a -0.521oC; esto equivale a una osmolaridad de 0.280 osmol/L (0.521/1.86), o sea 280 mosmol/L. n
Las principales alteraciones hidroelectrolíticas son las siguientes:
*Por alteración del [[agua]]: [[deshidratación]] e [[hipervolemia]] ([[edema]]).
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