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CAPÍTULO 9
BALANCE HIDROMINERAL
TEMARIO TEORÍA.
Agua corporal: funciones, distribución y medición. Balance acuoso. Compartimientos acuosos y electrolitos. Ionograma. Medio interno y pH. Alteraciones del medio interno. TRABAJO PRÁCTICO. Ejercicios de aplicación.
FUNCIONES DEL AGUA CORPORAL
El agua es el componente más importante de los seres vivientes, ya que es el solvente universal. Es la sustancia más abundante del cuerpo y su metabolismo no puede desligarse de ningún proceso fisiológico o bioquímico del organismo, ya que la mayoría de sus reacciones se llevan a cabo en medios acuosos. Las funciones del agua se podrían resumir en los siguientes puntos:
Es el medio acuoso de todos los líquidos corporales, como la sangre, linfa, secreciones digestivas, agua de perspiraci ó n, líquido cefalorraquídeo, heces y orina. Actúa como soporte donde ocurren las reacciones metabólicas ya que las enzimas requieren un medio acuoso para actuar. Interviene en la termorregulación del organismo a través de la evaporación de agua por la piel. En los procesos digestivos, interviene en la disolución de los nutrientes que contienen los alimentos y en la digestión de los mismos mediante la hidrólisis. Transporta gran cantidad de sustancias, tanto nutritivas como productos de desecho, ya que es el medio por el que se comunican las células de nuestros órganos. Favorece la circulación y turgencia. Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos (tendones, ligamentos, cartílagos, etc.), actuando como lubricante y amortiguador, especialmente en las articulaciones. Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio.
Compartimientos Acuosos El agua en el cuerpo humano está distribuida en dos compartimientos:
1. Intracelular: es el que se encuentra rodeado por la membrana plasmática, la cual constituye una barrera efectiva para el intercambio hidroelectrolítico. 2. Extracelular: es el que está fuera de la célula, que a su vez se divide en tres subcompartimientos: A. Intravascular: Contenido en los vasos sanguíneos. Casi la totalidad del agua intravascular corresponde a la sangre, es decir el agua del plasma, manteniéndose en solución proteínas, lipoproteínas, sales ionizables (electrolitos) y sustancias no ionizables (soluciones moleculares de glucosa, urea).
B. Intersticial: En el espacio del mismo nombre, la composición del agua intersticial es similar a la del agua plasmática o intravascular, difiere solamente en el menor contenido de proteínas que, por su tamaño, no pueden atravesar libremente el endotelio vascular. C. Transcelular: comprende el líquido contenido en la luz de los tractos digestivo, urinario y respiratorio, los líquidos cefalorraquídeo, pleural, pericárdico y sinovial y el humor acuoso del globo ocular. La suma de estos líquidos representa sólo el 2,5 % del total (aproximadamente un litro).
Existen diferentes métodos por los que se puede conocer la distribución del agua en el organismo. Estudios realizados en individuos de distintas edades y sexo han demostrado que el agua corporal muestra los siguientes valores y variaciones:
El agua corporal total es proporcionalmente más abundante en el recién nacido y en el lactante (65%), que en un anciano (55%) o anciana (45%). El compartimiento intracelular es el de mayor contenido acuoso (40-48%). El agua plasmática o intravascular mantiene su volumen relativo en todas las edades, en ambos sexos (5%). El agua intersticial es más abundante en la etapa prepuberal que en épocas adultas. En época postpuberal los varones tienen mayor cantidad de agua que las mujeres. El tejido adiposo es uno de lo más pobres en contenido de agua por su escasa o nula afinidad con el agua.
En un adulto sano, el agua corporal total representa alrededor de 60% del peso corporal total. Así, un hombre de 7 0 Kg. de peso tiene aproximadamente 42 litros de agua total, de los cuales 28 corresponden al agua intracelular, 3,5 al agua intravascular y el resto al agua intersticial (Fig.1).
Tabla 1. Composición iónica de dos compartimentos acuosos.
Ionograma Plasmático
Se denomina “ Ionograma plasmático ” al estudio solicitado por el médico para evaluar el estado iónico del compartimiento intravascular. El estudio incluye la concentración de iones sodio, potasio y cloro. El ionograma corriente no incorpora a los otros iones denominados no mensurados o no dosados , los cuales completan el ionograma teórico permitiendo el balance exacto entre cargas positivas y cargas negativas, necesarios para mantener la electroneutralidad.
Funciones de los electrolitos
1) El sodio, Na+ , es el principal catión extracelular, siendo más abundante en el plasma que en la mayor parte de las células con excepción del tejido óseo y dental. Regula la presión osmótica del plasma.
2) El potasio es importante dentro de las células, constituyendo la bomba de Na+^ - K+- ATPasa; el magnesio es también un catión predominante en las células donde cumple funciones de activador de diferentes reacciones enzimáticas.
3) El cloruro es casi exclusivamente extracelular; sólo el glóbulo rojo puede intercambiar cloruro hacia el plasma y viceversa (fenómeno de Zuntz-Hamburger). En el plasma acompaña al Na+^ en su función de regular la presión osmótica.
4) Los fosfatos y los proteinatos son los aniones intracelulares más importantes, seguidos por el anión sulfato.
5) La concentración de bicarbonato intracelular es muy variable, dependiendo de la actividad celular, existiendo un intercambio activo con el plasma. En el plasma, junto con el H 2 CO 3 , es el principal buffer regulador del pH.
6) Para compensar el déficit proteico del intersticio, hay un incremento de cloruros que equilibran las cargas iónicas y la presión osmótica (equilibrio Donnan).
7) Las proteínas plasmáticas regulan la presión oncótica, lo que mantiene el volumen del plasma dentro del capilar, evitando la salida de agua. Además, participan en la
Electrolitos Líquido Extracelular
Líquido Intracelular Sodio (Na +^ ) 140 mEq/L 15 mEq/L
Potasio (K +^ ) 5 mEq/L 155 mEq/L Magnesio (Mg ++^ ) 2 mEq/L 30 mEq/L
Calcio (Ca ++^ ) 5 mEq/L <1 mEq/L
Cloruro (Cl-) 102 mEq/L 2 mEq/L Bicarbonato (HCO 3 - ) 24 mEq/L 8 mEq/L
Proteinato (prot. - ) 16 mEq/L 55 mEq/L
Sulfato (SO 4 =^ ) 1 mEq/L 20 mEq/L Fosfato ácido (HPO 4 =^ ) 2 mEq/L 95 mEq/L
regulación del pH, actuando como buffer, y son transportadoras de diversas sustancias.
8) Los cationes Ca++, Mg++, K+^ y Na+^ regulan la neuroirritabilidad muscular.
Balance acuoso
El balance acuoso es el resultante de la diferencia entre los ingresos y los egresos de agua del organismo. El mismo puede ser neutro, cuando ingresa tanta agua como la que se elimina; positivo, cuando es mayor el ingreso, situación que puede producir la sobrehidratación del cuerpo; o negativo, cuando el egreso de agua sobrepasa a su ingreso, produciendo el cuadro de deshidratación.
Provisión del agua
En situaciones de normalidad, el abastecimiento de agua al organismo se cumple por medio de los siguientes mecanismos:
Ingestión: Agua de las bebidas y alimentos (carne, verduras, frutas).El mecanismo de la sed controla el ingreso de agua al organismo. Metabolismo: El metabolismo de los alimentos origina agua de oxidación. Este proceso libera alrededor de 12 mL de agua por cada 100 kcal de grasa, hidratos de carbono y proteínas metabolizadas, lo que equivale a unos 300 mL diarios en un adulto normal.
Pérdidas del agua
El agua abandona el organismo por diversas vías: Tubo digestivo: Las pérdidas fecales suelen ser cuantitativamente menores en condiciones fisiológicas, ya que el colon es muy eficiente reabsorbiendo el agua secretada en el intestino delgado (sobre todo en el duodeno). En condiciones normales, la pérdida de agua por el tubo digestivo es mínima, alrededor de 200 mL en 24 horas. Piel y pulmones: El volumen de agua empleado para la eliminación del calor del cuerpo por medio de la evaporación a través de la piel es de alrededor de 700 mL diarios. La pérdida por ventilación pulmonar es menor. Riñón: es la vía más importante de pérdida de agua mediante la formación de orina para eliminar desechos metabólicos. Un adulto “medio” debe excretar necesariamente alrededor de 1500 mL de agua al día a través de los riñones.
La sudoración, la disipación de vapor de agua durante la respiración o la eliminación de agua con las heces tienen en común la incapacidad real para controlar su cantidad. Por esta razón se denominan en conjunto, pérdidas insensibles. Las pérdidas de vías respiratorias, piel, heces y una parte de las pérdidas renales son obligadas , es decir, ocurren siempre porque son necesarias para llevar a cabo necesidades fisiológicas vitales, aunque no haya ingestión de agua, produciéndose una tendencia a la deshidratación fisiológica.
Por las causas citadas, se calcula que el movimiento acuoso diario en el niño pequeño representa el 35% del volumen de su líquido extracelular, mientras que en el adulto corresponde sólo al 18%. La velocidad de intercambio del agua en el infante es el doble que en el adulto, por lo tanto, un niño que sufre pérdidas (diarreas, vómitos) y no recibe líquidos, se deshidrata rápidamente. El balance acuoso constituye una herramienta importante para la toma de decisiones terapéuticas en diferentes trastornos. Además de los expuesto como normal, a la hora de calcular el balance en un enfermo, debemos considerar otras fuentes de ingreso, como la vía endovenosa, por la que pueden infundirse distintos tipos de soluciones acuosas. Asimismo, se considerarán las pérdidas inherentes a cada patología en particular (diarrea, poliuria, sudoración profusa, fiebre, etc.)
Medio interno y pH
El organismo genera ácidos orgánicos (ác. úrico, láctico, butírico, etc.) en forma constante. El CO 2 generado en los tejidos se disuelve en agua para formar ácido carbónico, que a su vez se disocia liberando ión hidrógeno.
Los alimentos son un aporte constante de iones hidrógeno (H+) que son el resultado del metabolismo de aminoácidos azufrados (metionina, cisteína y cistina) y aminoácidos catiónicos (lisina y arginina). También llegan con los alimentos, ácidos o álcalis que tienden a desviar la concentración de H+^ de los líquidos corporales. A pesar de ello, la concentración en sangre del H+, expresado como pH (log 1/ [H+]), se mantiene constante: entre 7,35 a 7,45, indicando un eficiente sistema de regulación, capaz de conservar el equilibrio ácido-base. Esto es necesario, ya que los protones son tan activos que pequeñas variaciones del pH (0,1 – 0,2) pueden alterar las reacciones enzimáticas y los procesos fisiológicos. Para hacer frente a esto el organismo cuenta con diversos mecanismos: 1 - Sistemas amortiguadores o buffers 2 - Regulación respiratoria 3 - Regulación renal
1 - Sistemas amortiguadores o buffers
Se llama buffer a un sistema que tiene la capacidad de aceptar o liberar protones en una solución, lo cual mantiene el pH de la misma relativamente constante, aunque se produzcan adiciones de cantidades considerables de ácido o de base. El sistema buffer consiste en un par ácido-base conjugada (un ácido débil y su sal) que actúan como dador y aceptor de protones, respectivamente. Constituyen un frente de acción inmediata contra los cambios de concentración de protones. Los principales sistemas buffers en los líquidos corporales se muestran en la Tabla 3.
Tabla 3. Principales sistemas buffers en los líquidos corporales.
Sangre HCO- 3 /H 2 CO 3 Prot – /HProt Hb-/HHb
Líquido intersticial HCO- 3 /H 2 CO 3
Líquido intracelular Prot – /HProt HPO^2 - 4 /H 2 PO 4 -
La ecuación de Henderson-Hasselbach expresa la relación entre el pH y los componentes del sistema buffer. Para el sistema bicarbonato/ácido carbónico, la ecuación se escribe de la siguiente manera:
pH = pK + log [NaHCO 3 ] [H 2 CO 3 ]
pK= log 1/K K es la constante de disociación del ácido carbónico
Reemplazando por los valores normales:
pH = 6,1 + log 0,03 = 6,1 + log 20 0,
log 20 = 1,3 => pH = 6,1 + 1,3 = 7,
La concentración de H 2 CO 3 no disociado no puede medirse ya que se disocia rápidamente en CO 2 y H 2 O o en HCO 3 -^ y H+; sin embargo, el CO 2 disuelto en la sangre es directamente proporcional a la cantidad de H 2 CO 3 no disociado. Por este motivo, se puede considerar al CO 2 como el componente ácido del buffer. En los laboratorios clínicos no se mide la concentración de CO 2 sino su tensión en la sangre (pCO 2 ). Como en la sangre existen 0,03 mmoles de H 2 CO 3 por cada milímetro de mercurio de pCO 2 , la ecuación de Henderson-Hasselbach puede escribirse así:
pH = pK + log [ NaHCO 3 ] 0,03 x pCO 2
Por lo tanto: El pH es directamente proporcional al valor de HCO 3 -. El pH es inversamente proporcional al valor de pCO 2.
Los buffers controlan los cambios de pH cuando se añade ácido o álcali a la sangre:
Figura 1. Reabsorción de bicarbonato. Cada vez que se forma un H+^ se forma también un bicarbonato dentro de la célula por la disociación del ácido carbónico. El efecto neto de esta reacción es la “reabsorción” de bicarbonato desde la luz tubular, aunque los iones de bicarbonato que llegan al intersticio no son los mismos que llegaron a la luz tubular.
Figura 2. Acidificación de la orina. Por cada H+^ ligado por el fosfato, se forma un nuevo bicarbonato en la célula tubular, que luego es transportado a la sangre.
Figura 3. Producción de iones NH 4 +. La desaminación de la glutamina aporta amoníaco, el cual difunde hacia la luz tubular donde reacciona con el H+^ secretado para formar amonio que es excretado. El amonio también puede formarse dentro de la célula tubular y se elimina hacia la luz mediante un transportador que lo intercambia con sodio. Por cada amonio excretado, en la célula tubular se forma un nuevo bicarbonato que vuelve a la sangre.
Alteraciones del medio interno
El pH plasmático normal es de 7,35 a 7,45. Las modificaciones del pH conducen en algunos casos a situaciones patológicas. Cuando el pH tiene valores menores de 7, se habla de acidosis, mientras que cuando es mayor de 7,45 se habla de alcalosis. Valores de pH inferiores a 6,8 o superiores a 7,8 son incompatibles con la vida. Cuando las anormalidades del equilibrio ácido-base se inician con cambios en la pCO 2 , los trastornos serán respiratorios: acidosis respiratoria cuando es por un aumento, y alcalosis respiratoria cuando es por un descenso de la presión de CO 2. Por el contrario, si el trastorno inicial es un aumento o una disminución del valor de bicarbonato en plasma, recibe el nombre de alcalosis o acidosis metabólica, respectivamente. Debido a la existencia de los sistemas buffers, cualquier alteración de uno de los componentes (por ejemplo bicarbonato) determina una variación en el mismo sentido del otro (presión de CO 2 ) a fin de intentar mantener constante el cociente bicarbonato/presión de CO 2 (Tabla 4 ).
Acidosis fija o metabólica
Se produce por descenso de bicarbonato en plasma o por aumento de la producción, retención o ingesta de ácidos no volátiles. El pH de la sangre disminuye. Este tipo de alteración aparece en diabetes no controlada, inanición y otras situaciones en las cuales hay producción aumentada de cuerpos cetónicos, que tienen carácter ácido. También en diarreas profusas con pérdidas de jugos digestivos ricos en bicarbonato.
Caso N°2. Llega a la guardia una mujer que refiere vómitos continuos desde el día anterior... ¿Qué valor tendrá el pH sanguíneo? ¿Por qué? ¿Es una alcalosis o una acidosis? ¿De qué tipo? ¿Cómo se encuentra la concentración de HCO3-? La concentración de CO 2 , ¿debe aumentar o disminuir? ¿Cómo lo logra el sistema pulmonar? ¿Cuáles son los mecanismos renales para compensar esta alteración del medio interno?
BIBLIOGRAFÍA
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