Homeostasis del agua u Los electrocitos, Slides de Bioquímica Médica

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HOMEOSTASIS DEL

AGUA Y LOS

ELECTROLITOS

Dr. JANS VELARDE NEGRETE

Introducción

El agua y los electrolitos son intercambiados constantemente con el entorno y su contenido en el cuerpo depende del equilibrio El agua es esencial para la supervivencia y corresponde aproximadamente al 60% del peso corporal en una persona adulta. Este porcentaje cambia con la edad: entre la ingesta y la pérdida. En el recién nacido es del 75% aproximadamente y disminuye a menos del 50% en los individuos de edad avanzada. La estabilidad de las estructuras subcelulares y la actividad de numerosas enzimas dependen de una hidratación celular adecuada.

AGUA

Aproximadamente, dos tercios del agua total del cuerpo se hallan en el líquido intracelular (LIC) y el tercio restante permanece en el líquido extracelular (LEC). Dos «barreras» son importantes para comprender los intercambios que tienen lugar entre los diferentes compartimentos: la membrana celular y la pared de un vaso capilar. La pared del vaso capilar separa el plasma del líquido intersticial de alrededor La pared capilar separa el plasma del líquido intersticial y es libremente permeable al agua y electrolitos, pero no a las proteínas. Los iones y las moléculas de bajo peso molecular están presentes en concentraciones similares en el LEC y el plasma, pero la concentración de proteínas es 4-5 veces mayor en el plasma que en el líquido intersticial. La concentración total de cationes en el plasma es de ∼150 mmol/l; el sodio participa con aproximadamente 140 mmol/l y el potasio, con 4 mmol/l. Los aniones más abundantes en plasma son el cloruro y el bicarbonato, que tienen unas concentraciones promedio de 100 mmol/l y 25 mmol/l, respectivamente

Distribución corporal de

agua, sodio y potasio

Los principales compartimentos corporales de agua son el líquido intracelular (LIC) y el líquido extracelular (LEC). El LEC incluye el líquido intersticial y el plasma. El gradiente de concentración de sodio y potasio a través de las membranas celulares es mantenido por la Na+/K+-ATPasa. El sodio es un contribuyente importante a la osmolaridad del LEC y un determinante de la distribución del agua entre el LEC y el LIC. La distribución de agua entre el plasma y el líquido intersticial está determinada por la presión oncótica ejercida por las proteínas plasmáticas.

La membrana plasmática separa el

líquido intracelular y el líquido

extracelular

En el LIC, el principal catión es el potasio, presente en una concentración de ∼110 mmol/l. Ésta es casi 30 veces mayor que su concentración en el LEC y en el plasma (4 mmol/l). Los principales aniones del LIC son las proteínas y el fosfato. En el LEC, la situación es la opuesta: el principal catión es el sodio, presente en una concentración aproximadamente de 135 a 145 mmol/l. En el LEC, la concentración de sodio (y de cloruro) es sólo de 10 mmol/l.

Los iones más importantes en el plasma son el sodio, el potasio, el calcio, el cloruro, el fosfato y el bicarbonato. El cloruro sódico, en una concentración próxima al 0,9%, (por tanto, «suero salino fisiológico ») es el principal componente iónico del líquido extracelular. El potasio es el principal catión intracelular. La glucosa y la urea también contribuyen a la osmolaridad plasmática. Normalmente su contribución es pequeña, porque se encuentran en el plasma a concentraciones molares relativamente bajas (alrededor de 5 mmol/l cada una de ellas). Sin embargo, cuando la concentración de la glucosa aumenta en la diabetes, su contribución a la osmolaridad se vuelve importante. La urea en plasma aumenta en la insuficiencia renal, pero no contribuye al movimiento del agua entre el LEC y el LIC porque atraviesa libremente las membranas celulares. El principal catión intracelular es el K+ y los principales aniones son los fosfatos y las proteínas.

La Na+/K+-ATPasa mantiene los gradientes de sodio y de potasio a través de la membrana celular La Na+/K+-ATPasa es un determinante principal de la concentración citoplasmática de sodio. Además tiene una importante función en la regulación del volumen celular, el pH citoplasmático y la concentración de calcio a través de los intercambiadores Na+-H+ y Na+-Ca2+. Uno de los requerimientos principales de la adaptación dirigida por la bomba de sodio procede de los cambios en el sodio y el potasio de la dieta. Las hormonas que controlan el volumen y la composición iónica del LEC suelen actuar directamente sobre la bomba de sodio en el riñón y el intestino. La afectación de la bomba de sodio en el riñón y el intestino delgado está relacionada con la fisiopatología de la hipertensión y la diarrea crónica.

La Na+/K+-ATPasa se puede considerar como un transportador iónico (bomba de sodio) o como una enzima (ATPasa). Mantiene los gradientes químico y de potencial eléctrico (es electrogénica) a través de la membrana celular Hidroliza una molécula de ATP y la energía liberada dirige la transferencia de tres iones de sodio desde la célula hasta el exterior y, a su vez, 2 iones de potasio desde el exterior al interior de la célula La Na+/K+-ATPasa (la bomba de sodio-potasio) genera un potencial de membrana y gradientes de concentraciones iónicas a través de la membrana celular. Por cada molécula de ATP hidrolizada, mueve 2 iones de potasio al interior de la célula y 3 iones de sodio al exterior de la célula. La Na+/K+-ATPasa consta de 2 subunidades principales: la subunidad catalítica (a) y la subunidad estructural (b). Función catalítica de la Na+/K+-ATPasa. La subunidad catalítica de la Na+/K+-ATPasa puede estar fosforilada (E1-P y E2-P) o desfosforilada (E1 y E2) y esto cambia su conformación y su afinidad por los sustratos. La forma E1 muestra una gran afinidad por el ATP, el magnesio y el sodio, y una baja afinidad por el potasio, mientras que la forma E2 muestra una gran afinidad por el potasio y una baja afinidad por el sodio. Después de liberar ADP, hay un cambio de conformación de E1-P a E2-P. Esto favorece la liberación extracelular de sodio y la unión del potasio extracelular. Este último proceso induce la desfosforilación de E2-P y la liberación de potasio dentro del compartimento intracelular.

Las alteraciones clínicas que pueden ocurrir después de la pérdida de líquido dependen de la composición de dicho líquido. Por ejemplo, el sudor contiene menos sodio que el líquido extracelular: por tanto, una sudoración excesiva da lugar a una pérdida preferentemente de agua y «concentra» el sodio en el líquido extracelular, dando lugar a hipernatremia. Por otro lado, el contenido de sodio del líquido intestinal es similar al del plasma, pero contiene cantidades considerables de potasio. Por tanto, su pérdida (p. ej., en la diarrea grave) da lugar a deshidratación e hipopotasemia, pero puede no cambiar la concentración plasmática de sodio

OSMOLARIDAD

La osmolaridad depende de la concentración de moléculas en el agua. Todas las moléculas disueltas en el agua corporal contribuyen a la presión osmótica, que es proporcional a la concentración molal de una solución. Un milimol de una sustancia disuelta en 1 kg de H2O a 37 °C ejerce una presión osmótica de aproximadamente 19 mmHg. En condiciones fisiológicas, la concentración promedio de todas las sustancias osmóticamente activas en el LEC es de 290 mmol/kg H2O. Normalmente, la osmolaridad del LIC es idéntica.

El movimiento del agua entre el plasma y el líquido intersticial depende de la concentración plasmática de proteínas Las proteínas, especialmente la albúmina, ejercen una presión osmótica en el plasma (∼3,32 kPa; 25 mmHg). Ésta se conoce como presión oncótica y retiene agua en el lecho vascular. Está en equilibrio con la presión hidrostática, que fuerza al líquido a salir de los capilares. En la parte arterial de los capilares, la presión hidrostática prevalece sobre la presión oncótica y el agua y los compuestos de bajo peso molecular son filtrados al espacio extravascular. Por el contrario, en la parte venosa de los capilares la presión oncótica prevalece sobre la presión hidrostática y el líquido es arrastrado a la luz vascular. Una disminución en la presión oncótica del plasma, que se produce, por ejemplo, como consecuencia de una disminución de la concentración plasmática de albúmina, da lugar al movimiento de líquido al espacio extravascular y a edema.

Redistribución del agua causada por los cambios de osmolaridad. La presión osmótica controla el movimiento de agua entre los compartimentos. Un aumento en la osmolaridad del LEC extrae agua desde las células, y da lugar a la deshidratación celular. Por otro lado, cuando disminuye la osmolaridad del LEC, el agua se mueve al interior de las células, y esto puede causar edema celular. Las presiones oncótica e hidrostática determinan el movimiento de líquido entre el plasma y el

El cuerpo intercambia constantemente agua con el entorno En una situación estable, la ingesta de agua es igual a su pérdida. La principal fuente de agua es la ingesta oral y la principal fuente de pérdida es la excreción de orina. También perdemos agua a través de los pulmones, el sudor y las heces: éstas se denominan pérdidas «insensibles» y su cantidad es aproximadamente de 500 ml al día. Las pérdidas insensibles pueden aumentar de forma importante en caso de temperaturas elevadas, durante el ejercicio intenso y también como resultado de diarrea o fiebre.

EL EDEMA SE DEBE A LA

PÉRDIDA DE PROTEÍNAS

Una niña de 8 años de edad es remitida al nefrólogo después de haber observado que su cara estaba hinchada y sus tobillos estaban tumefactos durante un período de unas 2 semanas. Una prueba con tira reactiva para investigación de proteinuria da un resultado muy positivo (++++) y la determinación en una muestra de orina de 24 h muestra una excreción de proteínas de 7 g/día. El valor de referencia para la excreción de proteínas por orina es inferior a 0, g/día.