Clínicos
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Temas de Medicina Interna. Tomo 2
Primera parte. Alteraciones del equilibrio hidromineral y el ácido básico
Capítulo 1. Equilibrio hidromineral
Capítulo 2. Alteraciones del agua y el sodio
Capítulo 3. Alteraciones del potasio
Capítulo 4. Equilibrio acidobásico
Capítulo 5. Alteraciones del equilibrio acidobásico
Capítulo 6. Nutrición artificial

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Capítulo 1

EQUILIBRIO HIDROMINERAL

El agua del organismo

El agua es imprescindible para la vida, y para que el hombre pueda sobrevivir necesita no sólo procurársela, sino también mantenerla dentro de límites muy estrechos, cualesquiera que sean las fluctuaciones diarias entre sus ingresos y egresos.

El agua del cuerpo

La cantidad de agua que contiene el organismo humano fluctúa entre el 45 y 60 % del peso corporal en kilogramos, variación que depende de la edad, el sexo y del contenido de grasa, pues esta última es prácticamente anhidra. Por esta razón, las mujeres tienen en relación con su peso menor cantidad de agua que los hombres (grasa corporal: 15 a 20 % del peso corporal en hombres y 25 a 30 % en mujeres), y los obesos poseen menor cantidad de agua que los delgados.

En el niño la proporción de agua corporal es mayor que en el adulto, aunque este aparente exceso es sólo relativo, ya que su contenido de agua es insuficiente para su superficie corporal, consumo de oxígeno, metabolismo general y otras necesidades. De ahí que sean tan vulnerables a los procesos de deshidratación.

A medida que se gana en edad y se crece, la proporción de agua orgánica disminuye en relación con el peso del cuerpo. Es probable que esto tenga que ver con el aumento de la grasa a medida que se envejece.

Compartimientos líquidos del cuerpo

El agua total del cuerpo está repartida en dos grandes compartimientos o espacios: el compartimiento extracelular o agua extracelular (16 % del peso corporal en adultos) y el compartimiento intracelular o agua intracelular (35 % del peso corporal en adultos). A su vez, el espacio extracelular está dividido en el plasma (4 % del peso corporal) y el líquido intersticial (12 % del peso corporal).

También la proporción de agua entre uno y otro compartimiento varía según la edad; así, la extracelular es mayor en el recién nacido y el niño pequeño que la intracelular, mientras que a partir del año de edad las proporciones se invierten cada vez más (cuadro 1.1).

CUADRO 1.1. Distribución del agua en distintos grupos cronológicos (en %)

cap1_cuadro1.1

El agua total del cuerpo, como ya se explicó, está repartida en dos grandes espacios: el extracelular y el intracelular. Sin embargo, el concepto de Edelman y Leibman, más dinámico, parece también más lógico. Estos autores consideran que el líquido extracelular tiene una porción, el líquido intersticial, que es un ultrafiltrado del plasma rápidamente intercambiable, y otra, contenida en el colágeno del tejido conectivo (tendones, cartílagos), que se intercambia con lentitud. Incluso plantean una tercera porción representada por el agua ósea inaccesible, y lo que ellos llaman agua transcelular, constituida por el líquido de las cavidades serosas, el de la membrana mucosa del árbol respiratorio, el líquido cefalorraquídeo, los líquidos cavitarios del ojo y otros.

Equilibrio hídrico

El agua ingresa al organismo en dos formas: como tal y formando parte de los alimentos, ya que del 75 al 80 % de los alimentos sólidos que ingerimos es agua. Además, una tercera fuente de ésta depende del sustrato que se oxida metabólicamente, ya que por cada 100 g de los elementos siguientes se forman:

Grasas
107 ml
Carbohidratos
55 ml
Proteínas
41 ml

Ésta es la llamada "agua endógena o de oxidación" (3 a 5 ml/kg/día). En situaciones no fisiológicas, otras fuentes para el organismo las constituyen los tratamientos con soluciones parenterales, las terapéuticas dialíticas y otras.

El balance entre los ingresos y los egresos se logra principalmente por la capacidad que tiene el riñón de producir orinas muy concentradas cuando el agua escasea y muy diluidas cuando hay abundancia de este líquido.

Entre los egresos líquidos hay que considerar en primer lugar la eliminación diaria de orina, que es de unos 1 500 ml (1 ml/kg/h), de los cuales 500 son obligatorios, puesto que la cantidad mínima de agua con la cual el riñón puede excretar la carga diaria de solutos (35 g) es de 15 ml por gramo de soluto, y el resto es facultativo o variable, ya que depende de la disponibilidad de agua.

Una segunda vía que debe considerarse es la perspiración insensible, en la que se pierden cada día en forma obligatoria alrededor de 900 ml en forma de vapor de agua (12 a 14 ml/kg) repartidos así: 500 ml por la piel y 400 ml por los pulmones. Conviene recordar que esta pérdida mínima obligatoria puede aumentar con la fiebre (cada °C de temperatura por encima de 37°C que se mantenga elevado por 24 h, incrementa las pérdidas en 150 ml), la disnea (por cada 5 respiraciones por minuto que mantengan elevada la frecuencia respiratoria, se incrementan las pérdidas en 100 ml), mientras que una sudación manifiesta y continua durante 24 h supone la pérdida de 500 ml. Si ésta es mucho más copiosa y moja claramente la ropa de cama o del paciente, se puede calcular en 1 000 ml en las 24 h.

La pérdida diaria normal de agua por las heces fecales es mínima, pues no sobrepasa los 150 a 200 ml.

En situaciones no fisiológicas, otras vías de pérdida de agua para el organismo o de pérdidas exageradas por las vías habituales, las constituyen el vómito, la aspiración gástrica, la diarrea, los volúmenes segregados por fístulas, sondas y drenajes, así como las pérdidas hacia el llamado "tercer espacio", aquel donde el agua resulta inaccesible para su utilización fisiológica, como en los derrames pleurales, ascitis, íleo intestinal, etc. En las intervenciones quirúrgicas del cráneo, tórax y abdomen las pérdidas insensibles se incrementan, pues se pierden 5, 10 y 15 ml/kg/h de intervención quirúrgica respectivamente, mientras que en las de otro tipo se pierde 1 ml/kg/h de trabajo quirúrgico.

Al comparar los totales de ingresos y egresos, si el total de ingresos sobrepasa al de egresos, se dice que el balance hídrico es positivo. Si, por el contrario, los egresos son superiores a los ingresos, se considera el balance negativo. Si la diferencia entre los ingresos y egresos no es mayor de un 10 %, se estima el balance neutro. Si se suman diariamente estos resultados, se obtendrá un balance acumulado, de gran valor en la corrección de estas alteraciones (cuadro 1.2).

CUADRO 1.2. Equilibrio hídrico normal del organismo

cap1_cuadro1.2

Los electrólitos

El agua del organismo no se encuentra como agua pura, sino que en ella se hallan disueltas una serie de sustancias, de las cuales unas son orgánicas, como la glucosa, y otras inorgánicas, como el cloruro y el bicarbonato de sodio.

Si en un recipiente que contiene una solución de una sal orgánica como la glucosa (C6H12O6) se hace pasar una corriente eléctrica, no ocurre ningún cambio en la solución (Fig. 1.1).Pero si la solución a través de la cual se pasa la corriente eléctrica es de una sal inorgánica, como el cloruro de sodio (NaCl), al disolverse éste en agua no permanece en forma de moléculas enteras como la glucosa, sino que cada molécula se disocia en sus iones correspondientes (Cl- y Na+), los cuales están dispersos en toda la solución. Al pasar la corriente eléctrica, las partículas o iones de cloro, que tienen carga negativa, migrarán al polo positivo o ánodo, y por ello reciben el nombre de aniones; mientras que las de sodio, cargadas positivamente, se dirigen al polo negativo o cátodo, por lo cual se les llama cationes (Fig. 1.2). Este fenómeno de la migración eléctrica se conoce con el nombre de electrólisis, y las sustancias que lo sufren (sales inorgánicas), electrólitos.

En resumen, que en el agua del organismo humano están disueltas dos clases de sustancias: las electrolíticas, que se disocian en sus iones correspondientes, y las no electrolíticas, que no se disocian.

Nos interesan las primeras, pero antes de abordar su estudio deben recordarse algunos conceptos útiles.

Difusión

Es el paso de solutos desde regiones de mayor concentración a otras de menor concentración. Si en un recipiente que contiene una solución concentrada de una sal coloreada como el permanganato de potasio, se añade agua cuidadosamente para que no se mezcle con la solución y luego se deja en reposo, las partículas de permanganato se mueven hacia el agua pura hasta lograr una concentración similar en toda la solución. También las moléculas de agua de la parte de agua pura se mueven hacia la parte de la solución de permanganato (Fig. 1.3).

Ósmosis y presión osmótica

En un recipiente que contiene agua pura y está dividido en dos partes por una membrana que es permeable al agua, las moléculas de agua de un lado pasan constantemente al otro, de manera que en equilibrio es igual el número de moléculas que se mueven en ambos sentidos (Fig. 1.4).

Si se añade más agua en un lado del recipiente, ésta se distribuye rápidamente en los dos lados hasta alcanzar un equilibrio dinámico, en el cual es igual el número de moléculas que se mueven en ambos sentidos, pero más que en el caso anterior, a causa de la mayor presión hidrostática (Fig. 1.5). Es decir, que las moléculas de agua en una "solución pura" están en constante movimiento y tienden a escaparse de ésta.

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Fig. 1.1. Paso de la corriente eléctricaen una solución de glucosa. Obsérveseque no ocurre cambio en la solución.

cap1_fig1.3

Fig. 1.3. Representación de la difusión.

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Fig. 1.4. Representación del movimiento de las moléculas deagua en un recipiente dividido en dos partes por una membranapermeable al agua.

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Fig. 1.5. Efecto de la adición de agua en un lado del recipienterepresentado en la figura anterior. Se mantiene el equilibrio,pero con un movimiento mayor de las moléculas.

Si se separan dos soluciones de diferente concentración por una membrana que es permeable al agua (solvente), pero no a los solutos, ésta pasa del lugar menos concentrado hacia el más concentrado tratando de equilibrar las concentraciones. A este movimiento del solvente a través de una membrana semipermeable como respuesta a una diferencia en la concentración de solutos, se le llama ósmosis, y se debe a que las partículas disueltas limitan el movimiento de las moléculas de agua, por lo que disminuye la tendencia de éstas a escaparse. A la fuerza de atracción ejercida por el soluto sobre el agua, que depende del número de partículas disueltas y que es independiente de las características químicas o eléctricas de dichas partículas, se llama presión osmótica.

Ultrafiltración

Es el movimiento del solvente y de los solutos a través de una membrana semipermeable, por efecto de un gradiente de presión hidrostática. La filtración glomerular es un ejemplo.

Transporte activo

Es el movimiento de un soluto desde regiones de menor concentración a otras de mayor concentración, o sea, el movimiento realizado contra un gradiente de concentración química o electroquímica. Implica un gasto de energía y es el fenómeno opuesto al de la difusión. Un ejemplo de transporte activo lo constituye la reabsorción tubular de sodio.

Medidas de los electrólitos En medicina clínica se acostumbra utilizar el gramo y sus múltiplos, que son medidas de peso, para determinar la cantidad de las sustancias disueltas en el plasma (aunque en algunos países esto se mantiene, otros, como el nuestro, han adoptado el sistema internacional de medidas). Así, cuando decimos que la cifra normal de glucosa en la sangre es de 80 mg % u 80 mg/dl, estamos expresando que la cantidad de glucosa contenida en 100 ml o en 1 dl de sangre pesa 80 mg. Si se aplican este mismo sistema de medidas a la determinación de los electrólitos en el plasma, los resultados son los siguientes:

cap1_tabla

La suma total de los electrólitos que tienen carga positiva (columna de la izquierda), no guarda relación con la cantidad total de los de carga negativa (columna de la derecha). Cuando se trata de sustancias no electrolíticas, esto no tiene importancia (excepto en el caso de la glucosa, por su influencia en la presión osmótica), pero en el de los electrólitos sí, pues como son elementos con carga eléctrica, hay exactamente el mismo número de partículas (electrólitos) con cargas positiva que con negativa para que se mantenga la electroneutralidad del medio interno, y, por lo tanto, la determinación de los electrólitos no puede hacerse en gramos o miligramos por ciento, ya que estas unidades de medida no nos informan de la interrelación de éstos, y por ello hay que utilizar otros sistemas de medida: el milimol y el miliequivalente.

Mol y milimol

Un mol de una sustancia es igual al peso atómico de dicha sustancia expresado en gramos. Así, 1 mol de sodio es igual a 23 g de sodio, porque el peso atómico de este elemento es 23, y 1 mol de cloro es igual a 35,5 g de cloro, porque el peso atómico de éste es 35,5. Cuando se unen 1 mol de Cl con 1 de Na para formar NaCl, ocurre lo que se representa en la figura 1.6. Cada partícula del mol de Na (23 g), que como nos demuestra la "lente" es un ion de Na, tiene una valencia o "enganche", y lo mismo sucede con el mol de Cl (35,5 g). En el mol de Na existe el mismo número de partículas que en el de Cl, pero éste pesa más que aquél porque sus partículas son más pesadas (en la figura se ha representado este mayor peso con partículas más grandes). Cuando unimos el mol de Cl con el de Na, cada partícula o ion de cloro (Cl-) se une a una partícula o ion de sodio (Na+) por medio de sus valencias o "enganches" y no queda ninguna partícula sin combinar. Se forma así 1 mol de NaCl que, como nos demuestra la "lente", tiene el mismo número de partículas que cada uno de los moles por separado, sólo que estas son ahora compuestas.

El peso es de 58,5 g, pues se han sumado los pesos de ambos moles.

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Fig. 1.6. Representación de la unión de 1 mol de Na con 1 mol de Cl. Se forma 1 mol de NaCl y no queda ninguna partícula libre.

En resumen, 1 mol de cualquier elemento, independientemente de su peso, contiene siempre el mismo número de partículas, y cuando determinamos una sustancia de la sangre en moles por litro, estamos expresando la cantidad de partículas o iones que hay de esa sustancia en un litro de sangre. En el organismo humano los elementos por determinar se encuentran en cantidades pequeñísimas, por lo que se emplea el milimol (mmol), que es la milésima parte de 1 mol.

Si en vez de unir 1 mol de Cl con 1 de Na para formar 1 mol de NaCl, combinamos pesos iguales de ambas sustancias, sucede lo que se representa en la figura 1.7. Cada partícula del mol de Cl se ha encontrado con su homóloga en los 35,5 g de Na, pero ahora habrá un excedente de partículas de Na que no tendrán Cl para combinar y, por lo tanto, sobrarán. Se formarán entonces 58,5 g de NaCl, como en el caso anterior, y un exceso de 12,5 g de Na, y no 71 g de NaCl como hubiera podido esperarse, lo cual se debe a que los electrólitos no combinan entre sí de acuerdo con su peso, sino según el número de partículas contenidas en las cantidades que reaccionan.

cap1_fig1.7

Fig. 1.7. Representación de la unión de pesos iguales de Na y Cl. Se forma 1 mol de NaCl, pero sobran partículas de Na porque no encuentran Cl para combinar.

Equivalente y miliequivalente

Si se combina 1 mol de Cl con 1 de Ca, ocurre lo que se representa en la figura 1.8. La partículas del mol de Ca igualan en número a las del mol de Cl, pero en lugar de 1 valencia o "enganche" poseen 2, por lo cual tienen doble poder de combinación; es decir, que cada partícula de Ca necesita combinarse con 2 de Cl. Es por ello que queda sin combinarse la mitad de las partículas del mol de Ca.

cap1_fig1.8

Fig. 1.8. Representación de la unión de 1 mol de Ca con 1 mol de Cl. La mitad de las partículas de Ca queda sin combinar.

Por el contrario, si unimos 1 mol de Ca con 2 de Cl, sucede lo que se representa en la figura 1.9. Todas las partículas de Ca se combinan porque hay doble cantidad de partículas de Cl, y se forma 1 mol de CaCl2 (contiene igual número de partículas que 1 mol de Cl o de Ca, sólo que ahora éstas son triples).

cap1_fig1.9

Fig. 1.9. Representación de la unión de 1 mol de Ca con 2 moles de Cl. Todas las partículas se combinan.

De todo lo expuesto anteriormente, se concluye que 1 mol de Na combina con 1 de Cl, o sea, 1 mol de Na equivale (o tiene un peso equivalente) a 1 de Cl, y que 1 de Ca necesita 2 moles de Cl para combinarse, o sea, 1 mol de Ca equivale (o tiene un peso equivalente) a 2 de Cl. Por lo tanto, se deduce con facilidad que 1 mol de Ca contiene 2 equivalentes (eq) de Ca y que a diferencia del mol, que expresa número de partículas o iones, el equivalente es una unidad de medida que expresa el número de cargas, valencias o "enganches". Por ello, 1 mol de un ion monovalente, como el Cl- o el Na+, es igual a un equivalente, o lo que es lo mismo, contiene un equivalente, pues como cada ion o partícula tiene una sola valencia, habrá el mismo número de iones que de valencias. En cambio, 1 mol de un ion bivalente, como el Ca2+ y el Mg2+, es igual o contiene 2 equivalentes, pues como cada ion tiene 2 valencias, habrá doble número de valencias que de iones. Naturalmente, 1 mol de un ion trivalente o tetravalente contendrá 3 o 4 equivalentes.

Por todo lo explicado, se llega a la conclusión de la definición del equivalente como el peso atómico (p.a.) de una sustancia expresado en gramos y dividido por la valencia (v), por ejemplo:

cap1_formula

Por la misma razón ya explicada antes, en medicina clínica se emplea la milésima parte del equivalente, o sea, el miliequivalente (meq), que es lo mismo que 1 milimol por litro (mmol/L) en las sustancias monovalentes.

Si ahora volvemos a determinar los electrólitos en el plasma, pero utilizando el miliequivalente o el mmol/L como unidad de medida, se obtendrá como resultado lo que se conoce como ionograma normal del plasma:


cap1_tabla1

La determinación de los electrólitos en el plasma en meq/L o mmol/L, arroja una cifra de cationes o iones con carga positiva exactamente igual a la de aniones o iones con carga negativa, diferente a lo que ocurría cuando se hacía la medición en miligramos por ciento.

En resumen, los electrólitos combinan entre sí, no ya de acuerdo con el número de partículas, como se dijo antes, sino con el número de valencias contenidas en las cantidades que reaccionan. En los resultados del ionograma normal del plasma existe la misma cifra de valencias positivas que negativas.

Método para convertir las medidas

Para convertir en miliequivalentes por litro una cantidad dada de un elemento en miligramos por ciento, se aplica la fórmula:


cap1_formula1

Si se quiere convertir en miligramos por ciento una cifra dada en miliequivalentes por litro, se aplica la fórmula:

cap1_formula2

El -HCO3—la llamada reserva alcalina— se puede dosificar en miliequivalentes o milimoles por litro, que es lo habitual, o también en volúmenes por ciento de CO2 (v%), o sea, mililitros del gas contenidos en 100 ml de plasma.

Para convertir miliequivalentes o milimoles por litro de -HCO3 en vol% de CO2, se aplica la fórmula:

cap1_formula3

Distribución de los electrólitos en los compartimientos líquidos

En el ionograma del plasma predominan el sodio como catión y el cloro como anión. En la práctica diaria, habitualmente no se determinan todos los elementos del ionograma, sino sólo los iones Na, K, Cl y -HCO3.

Como el líquido intersticial es un ultrafiltrado del plasma, su composición electrolítica es muy semejante a la de éste. Sin embargo, contiene más cloro y mucho menor cantidad de proteínas que el plasma, porque el endotelio vascular es prácticamente impermeable a las proteínas, y toda vez que estas se comportan como aniones cuando el pH de la sangre es normal, tiene que pasar en exceso otro anión al intersticio para que se mantenga la electroneutralidad.

En cuanto a la composición electrolítica del líquido intracelular, hay disparidad de criterios, pues algunos autores sostienen que dadas las funciones tan disímiles de las células de los distintos órganos especializados, es muy probable que también sea variable el contenido electrolítico de dichas células; otros creen, por el contrario, que la distribución electrolítica celular es uniforme. Generalmente en las células abunda el potasio entre los cationes, y los fosfatos y proteinatos, entre los aniones.

Presión osmótica de los líquidos del cuerpo

Como ya se explicó, la presión osmótica es la fuerza de atracción que ejercen sobre el agua los solutos disueltos en ella, y depende del número de partículas en la solución. Se mide en miliosmoles por litro (mosm/L), medida que se define como la presión osmótica que ejerce un milimol.

Un milimol de glucosa ejerce una presión osmótica de 1 miliosmol porque su molécula no se disocia, pero 1 milimol de NaCl tiene una presión osmótica de 2 miliosmoles, porque al disolverse su molécula se separa en 2 partículas, una de Cl- y otra de Na+. A su vez, 1 milimol de Cl2Ca ejercer una presión osmótica de 3 miliosmoles porque su molécula se separa en 3 partículas, 1 de Ca2+ y 2 de Cl-. Un milimol de Na tiene una presión osmótica de 1 miliosmol, y 1 milimol de Ca ejercer también una presión osmótica de 1 miliosmol, ya que dicha presión sólo depende del número de partículas y no de la carga eléctrica u otra propiedad química de éstas.

La suma de los cationes y aniones del plasma arroja una cifra total de 306 meq/L. Si todos los elementos de esta suma fueran univalentes, pudiéramos decir que equivale a 306 mmol/L y que la presión osmótica normal del plasma sería 306 mosm/L. Pero resulta que de forma aproximada el 7 % de la suma de estos iones depende de elementos bivalentes, como el Ca2+ y el Mg2+, y sabemos que en el caso de los cuerpos bivalentes, 1 milimol contiene 2 miliequivalentes y, a su vez, 1 miliequivalente posee medio milimol. Es evidente, por lo tanto, que la presión osmótica del plasma no será igual a la suma de los cationes y aniones, sino algo menor. Normalmente se la considera entre 285 y 290 mosm/l.

Cuando una solución tiene una concentración osmolar semejante a la del plasma, se dice que es isotónica o isosmótica porque, en clínica, tonicidad es sinónimo de osmolaridad. Toda solución con mayor concentración será hipertónica e hiperosmótica, e hipotónica e hiposmótica si su concentración es menor que la del plasma.

El sodio, cuya cifra normal es 142 meq/L (o mmol/L), contribuye exactamente con la mitad de solutos a la fuerza total de la presión osmótica. Por lo tanto, desde ese punto de vista es el electrólito más importante en los espacios extracelulares, al igual que el potasio en el espacio intracelular. Pero el sodio pasa de manera libre del plasma al intersticio, al contrario de las proteínas, que por tratarse de grandes moléculas están confinadas al interior de los vasos. Por esta razón, el sodio, si bien es el elemento más importante en el mantenimiento de la presión osmótica de todo el espacio extracelular, no lo es en cuanto se refiere a la presión osmótica efectiva del plasma, función esta que corresponde a las proteínas plasmáticas. Por ello se le llama presión coloidosmótica o presión oncótica.

En el cuadro 1.3 se establece la relación mol-equivalente-osmol de algunos elementos y sustancias.

CUADRO 1.3. Relación de las distintas unidades de medida en algunos elementos del plasma

cap1_cuadro1.3

Movimiento del agua y de los electrólitos

Movimiento del agua

Tanto el endotelio vascular como la membrana celular son permeables al agua, por lo cual ésta pasa libremente, siguiendo gradientes osmóticos, de un espacio a otro. La pérdida o ganancia de solutos en cualquiera de ellos —ocurre casi siempre de forma inicial en el plasma, que es el espacio en contacto con el exterior—, con los consiguientes cambios en la presión osmótica, provoca inmediatos movimientos del agua desde los sitios menos concentrados a los de mayor concentración, con el fin de restituir la uniformidad que normalmente tiene la presión osmótica en los diferentes espacios.

El movimiento del agua entre el plasma y el líquido intersticial se debe a las diferencias existentes entre la presión hidrostática (PH) y la presión oncótica (PO). En el extremo arterial del capilar, la desigualdad está a favor de la primera, y en el extremo venoso, a favor de la segunda (Fig. 1.10).

cap1_fig1.10

Fig. 1. 10. Efectos de las presiones hidrostática y oncótica sobre el movimiento del agua entre el plasma y el espacio intersticial a nivel del capilar.

En el extremo arterial del capilar predomina la PH sobre la PO, por lo cual el agua se escapa del plasma al intersticio; en la parte media del capilar, la pérdida de agua y la resistencia del vaso al flujo de la sangre equilibran las presiones, y en el extremo venoso del capilar predomina la PO, lo que se debe probablemente al aumento de dicha presión por la pérdida de líquido. Esto, por supuesto, hace que el líquido intersticial regrese al plasma.

Movimiento de los electrólitos

Al igual que el endotelio vascular es permeable al agua, lo es prácticamente a todos los electrólitos, por lo cual éstos pasan de forma libre del plasma al intersticio por simple filtración. Pero no sucede así con la membrana celular, que es impermeable a los electrólitos, y sólo mediante un transporte activo pueden éstos atravesarla. La naturaleza exacta de este transporte no se conoce bien. El interior de la célula es negativo en relación con el exterior, y esta negatividad parece deberse a la presencia de grandes complejos de proteínas y fosfatos en la célula, que son aniones. El potasio, cuyos cationes hidratados son más pequeños que los de sodio, es absorbido con preferencia por los complejos aniónicos intracelulares, a la vez que el sodio es removido de manera activa de la célula, probablemente por el mecanismo de la llamada "bomba de sodio", contra un gradiente de concentración. Esto hace que el exterior de la membrana sea positivo.

En el interior de la célula apenas hay cloro. Se piensa que como se trata de un ion con carga negativa, quizás la negatividad intracelular le impida la entrada.

Regulación del agua del cuerpo

El organismo tiene necesidad de mantener no sólo un volumen determinado de agua, sino también una concentración adecuada de solutos en ella, de manera que la presión osmótica permanezca dentro de límites estrechos. Esto se consigue mediante el mecanismo de la sed, la secreción de hormona antidiurética y de aldosterona, y la intervención de los riñones, que son los responsables de retener o eliminar agua según las necesidades. Aunque estos mecanismos funcionan en íntima relación, serán descritos por separado con el objetivo de facilitar su comprensión.

Mecanismo de la sed

Los centros de la sed radican en la zona ventromedial del hipotálamo. Los cambios mínimos en la presión osmótica de la sangre que los baña, los estimulan o inhiben, según sea el caso.

Cuando falta agua, la presión osmótica aumentada en la sangre que llega a los centros de la sed los estimula, y de ellos parten impulsos hacia la corteza cerebral, donde se hace consciente la sensación de sed. Sobreviene entonces el deseo de tomar agua.

Cuando hay un exceso de agua y, por lo tanto, una presión osmótica disminuida en la sangre que alimenta a los centros, el mecanismo funciona en forma totalmente inversa.

Se ha pensado que la deshidratación intracelular que acompaña a la pérdida de agua, pudiera actuar como estímulo periférico de la sed, pero es muy probable que esta deshidratación celular, que también debe ocurrir en las células de los centros de la sed, sea el verdadero estímulo. Es decir, que también en este caso el estímulo sería central y no periférico como parece.

Los riñones y la hormona antidiurética

El filtrado glomerular es alrededor de 100 ml/min; luego, en cada minuto la cápsula de Bowman recibe 100 ml de un líquido que es un ultrafiltrado del plasma, virtualmente carente de proteínas, e isosmótico o isotónico. El recorrido y los cambios que sufren en el aparato tubular estos 100 ml de orina inicial, se explican mediante el llamado mecanismo de la contracorriente.

En el túbulo contorneado proximal se reabsorbe en forma activa el 85 % del sodio filtrado, y siguiendo el gradiente osmótico que esto crea entre el líquido tubular y la corteza renal, la misma cantidad de agua en forma pasiva. Llegan, por lo tanto, 15 ml de líquido isosmótico a la entrada del asa de Henle. Estos 15 ml isosmóticos, durante su recorrido por la rama descendente del asa de Henle, que es relativamente impermeable al NaCl, pero permeable al agua, se ponen en contacto a través del epitelio tubular con una médula renal, que es cada vez más hipertónica. Por ósmosis, el agua se mueve desde el túbulo al intersticio, y como consecuencia de esto, cuando los 15 ml que habían entrado isotónicos al asa de Henle llegan a la curva de dicha asa, han disminuido de volumen y se han vuelto marcadamente hipertónicos.

La rama ascendente del asa de Henle, a diferencia de la descendente, es impermeable al agua. Por un mecanismo de transporte activo de cloro y resorción pasiva de sodio, ambos iones son reabsorbidos de dicha rama y pasan al intersticio; es así que la médula renal adquiere su creciente hipertonicidad. Además, también por este motivo el líquido que llega al final de la rama ascendente del asa es siempre hipotónico, independientemente de las necesidades líquidas del organismo. A partir de este momento ocurren dos situaciones distintas, según haya o no necesidad de ahorrar agua.

Cuando el organismo está carente de agua (Fig. 1.11), el aumento de la presión osmótica desencadena el mecanismo de la sed y estimula unos osmorreceptores situados en el hipotálamo (próximos a los centros de la sed), los cuales producen liberación de la hormona antidiurética (ADH). La ADH permeabiliza el epitelio del túbulo contorneado distal y los tubos colectores al agua, los cuales normalmente no lo son, de manera que el líquido tubular hipotónico, puesto en contacto primero con una corteza renal isotónica y luego con una médula que es cada vez más hipertónica, por ósmosis disminuye de forma progresiva de volumen y se torna muy hipertónico. El producto final es la eliminación de orinas escasas y concentradas, con ahorro de agua y reducción de la presión osmótica del plasma.

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Fig. 1.11. Mecanismo de la contracorriente cuando hay carencia de agua, el cual permite la eliminación de orinas concentradas.

Cuando hay un exceso de agua (Fig. 1.12), por un mecanismo totalmente inverso al anterior se inhibe la secreción de ADH. Las paredes del túbulo contorneado distal y los tubos colectores permanecen impermeables al agua, por lo cual el líquido hipotónico que proviene de la rama ascendente del asa de Henle persiste como tal, y aun se hace más hipotónico por la reabsorción de sodio que siempre ocurre en este tramo de la nefrona. El resultado final es la eliminación de agua y la emisión de orinas abundantes y diluidas, con aumento de la presión osmótica del plasma.

cap1_fig1.12

Fig. 1.12. Mecanismo de la contracorriente cuando hay exceso de agua, el cual permite la eliminación de orinas diluidas.

Los riñones y la aldosterona

Cuando hay una reducción del volumen sanguíneo circulante, disminuye también el flujo plasmático renal. En respuesta a esto, el aparato yuxtaglomerular libera renina, la cual actúa sobre una alfa-2-globulina o sustrato de renina, y la transforma en angiotensina I. Sobre esta sustancia, que es un decapéptido inactivo, actúa la enzima pulmonar convertidora de angiotensina y la transforma entonces en un octapéptido, que es la angiotensina II, la cual tiene gran acción vasopresora, pero que además provoca liberación de aldosterona por la corteza suprarrenal.

La aldosterona produce reabsorción de sodio en el túbulo proximal y distal mediante un intercambio con iones de hidrógeno y potasio. Como se trata de una reabsorción de sodio junto con agua, en forma isotónica, habrá un aumento del volumen plasmático circulante, y de todos los líquidos del cuerpo.

En caso de incremento del volumen sanguíneo circulante, como ocurre en la sobrehidratación, se desencadena el mecanismo contrario. La pérdida de sodio, al no reabsorberse este ion en el túbulo distal por falta de aldosterona, arrastra agua, con la consiguiente diuresis. Disminuye así el volumen plasmático circulante, al igual que el agua de todo el cuerpo.

Regulación renal del sodio

El catión sodio es el responsable fundamental de la osmolaridad del espacio extracelular, por lo cual sus concentraciones deben mantenerse dentro de límites estrechos. La concentración de sodio en el espacio extracelular depende, en condiciones fisiológicas, del sodio ingerido en la dieta y de la excreción de dicho elemento por el riñón.

La regulación renal del sodio es un hecho complejo. Solo el 1 % del sodio filtrado por los glomérulos se encuentra en la orina de los individuos privados totalmente de este catión, e incluso en estos casos la reabsorción puede ser hasta de un 100 %.

El 85 % de la reabsorción de sodio ocurre a nivel del túbulo contorneado proximal y del segmento delgado del asa de Henle, mientras que el resto es reabsorbido en el túbulo contorneado distal.

El sodio que aparece en la orina (Nae) es el que corresponde a la diferencia entre el sodio filtrado (Naf) y el sodio reabsorbido (Nar), o sea:

Nae = Naf - Nar

Por lo tanto, el sodio que se elimina está en estrecha relación con las necesidades del organismo. Esto es regulado por el riñón, gracias a las funciones de filtración glomerular y de reabsorción tubular.

Reabsorción tubular del sodio

La reabsorción tubular del sodio depende fundamentalmente de tres factores: la disponibilidad de sodio (cantidad de sodio que llega a la cápsula de Bowman), la acción de la aldosterona y la de factores no aldosterónicos.

Disponibilidad de sodio: La cantidad de sodio filtrado es uno de los factores que regulan la reabsorción tubular de este catión, aunque la capacidad de reabsorción de los túbulos es en definitiva lo más importante. Existe una relación directa entre la cantidad de sodio reabsorbido y la de sodio filtrado. A esta relación se le ha denominado balance glomerulotubular. Es así que a mayor cantidad de sodio filtrado mayor cantidad de sodio reabsorbido, y a menor cantidad de sodio filtrado, menor cantidad de sodio reabsorbido. Esta relación directa es válida, por supuesto, para cantidades absolutas de este catión.

Acción de la aldosterona: La aldosterona es un mineralocorticoide segregado por la capa glomerulosa de la glándula suprarrenal, que interviene en la reabsorción del 12 al 14 % del sodio filtrado. Ya se explicó anteriormente como realiza su función esta hormona.

Factores no aldosterónicos: Los cambios rápidos que se suceden en la excreción de sodio no son atribuibles a las variaciones de la filtración glomerular ni de la aldosterona. De Wardener los atribuyó a lo que llamó factores no aldosterónicos. Entre ellos se encuentran:

  1. Péptido auricular natriurético: Éste es un péptido segregado por la aurícula, constituido por 28 aminoácidos en su forma activa, que incrementa el flujo sanguíneo renal y el filtrado glomerular, disminuye la reabsorción de sodio por los tubos colectores medulares, e inhibe la producción de renina y aldosterona.

  2. Prostaglandinas: Se sintetizan en diferentes células renales y desempeñan un importante papel en la regulación de la excreción del sodio y el agua, pues modulan los efectos de otras hormonas. Por ejemplo, la angiotensina II estimula la síntesis de las prostaglandinas E2 e I, que incrementan los efectos vasculares y sobre el sodio de la propia angiotensina II. La inhibición de las prostaglandinas disminuye el filtrado glomerular.

  3. Arginina vasopresina: Incrementa el filtrado glomerular, lo que refuerza la reabsorción del sodio en el túbulo contorneado proximal.

  4. Hormona natriurética: Está constituida por un grupo heterogéneo de compuestos (factores similares a la digital), que bloquean la Na-K-ATPasa en estados de expansión de volumen. Su papel en la homeostasis del sodio no está totalmente definido.

  5. Dopamina: La excreción renal de dopamina disminuye la reabsorción del sodio en el túbulo contorneado proximal al inhibir la Na-K-ATPasa.

  6. Sistema nervioso simpático: La actividad nerviosa simpática renal eferente provoca natriuresis, mientras que la depleción salina se asocia a una mayor actividad simpática. La denervación renal bloquea la conservación del sodio. La estimulación simpática directa altera la secreción de renina, la reabsorción de sodio y agua, el flujo sanguíneo renal y el filtrado glomerular.

  7. Factores físicos: El incremento de la presión osmótica pericapilar y la disminución de la presión hidrostática peritubular, favorecen el movimiento del sodio y el agua de los espacios laterales intercelulares hacia los capilares. Lo contrario favorece el paso del agua hacia la luz tubular.