27 liquidos, electrolitos y homeostasis acidobásica



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27 LIQUIDOS, ELECTROLITOS Y HOMEOSTASIS ACIDOBÁSICA Págs.965-983

El agua y los solutos disueltos en cada uno de los compartimentos corporales de fluidos constituyen los líquidos corporales. De todos ellos, el principal componente es el H20. Hay mecanismos reguladores cuya función consiste en mantener la homeostasis sana de dichos fluidos; los trastornos funcionales de estos mecanismos pueden provocar alteraciones graves en los órganos de todo el organismo, incluido el sistema nervioso. En este capítulo se estudian los sistemas que regulan el volumen total de agua corporal y su distribución en los compartimientos de líquidos en el cuerpo. Además, se analizan los factores que determinan las concentraciones de solutos y el pH de los líquidos corporales.

COMPARTIMIENTOS Y EQUILIBRIO LIQUIDOS

OBJETIVOS



.Comparar las ubicaciones de los líquidos intracelular (LIC) y extracelular (LEC) y describir los diversos compartimientos de líquidos del organismo.

.Describir las fuentes de agua y la pérdida y ganancia de solutos, así como explicar la forma en que se regula cada una.

En adultos delgados, el líquido corporal constituye alrededor de 55% y 60% de la masa corporal total en mujeres y varones, respectivamente; se divide en dos compartimientos principales: el intracelular y el extracelular (fig. 27.1). Aproximadamente dos terceras partes del líquido del cuerpo se halla dentro de las células y es conocido como líquido intracelular (LIC). La otra tercera parte llamada líquido extracelular (LEC) se encuentra fuera de las células y se compone de todos los demás fluidos corporales. Cerca de 80% del LEC es intersticial, y ocupa los espacios microscópicos entre las células de los tejidos, y 20% es plasma, o sea la porción líquida de la sangre. Además de ellos, el LEC también incluye linfa y vasos linfáticos; líquido cefalorraquídeo en el sistema nervioso; gastrointestinal en el aparato digestivo; sinovial en las articulaciones; humor acuoso y cuerpo vítreo en los ojos; endolinfa y perilinfa en los oídos; líquidos pleural, pericárdico y peritoneal entre las membranas serosas, y filtrado glomerular en los riñones.

La membrana plasmática de cada célula separa su líquido intracelular del intersticial, en tanto que las paredes de los vasos sanguíneos lo separan del plasma. Únicamente en los vasos sanguíneos más pequeños, los capilares, las paredes son lo suficientemente delgadas y permeables para que sea posible el intercambio de agua y solutos entre el plasma y el líquido intersticial.

El cuerpo se mantiene en equilibrio hídrico o de líquidos; esto significa que tiene las cantidades requeridas de agua y solutos y que éstas se hallan en proporción correcta en los diversos compartimientos. Hay un continuo intercambio de agua y solutos entre los compartimientos de líquidos, el cual se realiza por filtración, reabsorción, difusión y ósmosis; sin embargo, el volumen del líquido en cada compartimiento permanece bastante estable. En la figura 21.7 es posible apreciar las presiones que promueven la filtración y la reabsorción. La ósmosis constituye el medio primario para el desplazamiento del agua entre el líquido intracelular y el intersticial, y la concentración de solutos en ellos determina la dirección del desplazamiento de agua. La mayoría de los solutos que se encuentran en los líquidos corporales son electrólitos, o sea, compuestos inorgánicos que se disocian en iones. El equilibrio de líquidos depende del electrolítico; es decir, ambos están interrelacionados. Dado que raras veces una persona ingiere agua y electrólitos exactamente en las mismas proporciones que éstos tienen en los líquidos corporales, resulta de primordial importancia la capacidad de los riñones para excretar el exceso de agua mediante la producción de orina diluida, o eliminar el exceso de electrólitos al producir orina concentrada.



P ¿Cuál es el volumen aproximado de plasma en un varón delgado que pesa 60 kg Y cuál en una mujer delgada del mismo peso? (NOTA: Un litro de líquido corporal tiene una masa de 1 kg.)

Vías corporales para ganancia y pérdida de agua

El agua es, por mucho, el mayor componente del organismo, pues constituye de 45 a 75% del total de la masa corporal, según la edad y el género de la persona. Los lactantes tienen el más alto porcentaje de H20 (hasta 75% de la masa corporal); el porcentaje disminuye al avanzar la edad hasta alrededor de los dos años. A partir de esta etapa y hasta la pubertad, tanto en los adolescentes como en las jovencitas, el agua constituye alrededor de 60%. El tejido adiposo casi no tiene agua, de modo que las personas obesas poseen menor proporción de este líquido que las delgadas. En varones adultos esbeltos, el agua comprende 60% de la masa corporal. En promedio, hasta las mujeres delgadas tienen más grasa subcutánea que los varones, por lo que su contenido total de H20 en el cuerpo es menor, pues representa alrededor de 55 por ciento.

El cuerpo puede obtener agua por dos medios: ingestión y síntesis metabólica (fig. 27.2). Las principales fuentes hídricas del cuerpo son los líquidos ingeridos (1 60crmL) y las comidas con alto contenido de humedad (700 mL), de las cuales se extrae agua en el aparato gastrointestinal en una cantidad aproximada de 2 300 mL/día. La otra fuente es la del agua metabólica (alrededor de 200 mL/día) que se producen en el cuerpo principalmente cuando el oxígeno capta electrones durante la respiración celular aeróbica (véase fig. 25.7) y un poco menos, durante las reacciones sintéticas de deshidratación (véase fig. 2.16). La ganancia total de agua al día es de aproximadamente 2 500 mililitros.



P ¿Cómo afectan el equilibrio de líquidos corporales las siguientes alteraciones: hiperventilación, vómito, fiebre, diuréticos?

Normalmente, se pierde y gana agua en igual proporción, de modo que el volumen de líquido corporal permanece constante. La eliminación del líquido se realiza por cuatro días (véase la fig. 27.2). Los riñones excretan diariamente alrededor de 1 500 mL en la orina, la piel evapora unos 600 mL (400mL por transpiración insensible y 200 mL en sudor), los pulmones exhalan alrededor de 300 mL como vapor de agua y el aparato gastrointestinal excreta más o menos 100 mL en las heces. Con el flujo menstrual, las mujeres en edad reproductora tienen una vía adicional de pérdida de agua. En promedio, el cuerpo elimina unos 2 500 mL al día. La cantidad de agua que se excreta por una vía determinada puede variar mucho con el tiempo. Por ejemplo, durante el ejercicio muy intenso el H20 puede literalmente escurrir por la piel en forma de sudor; en otras circunstancias, hay pérdida de líquido en la diarrea durante infecciones gastrointestinales.



P ¿Se mantiene el control de estos mecanismos por retroalimentación negativa o positiva? ¿Por qué razón?

Regulación de la ganancia de agua

La velocidad con que se forma agua metabólica no está regulada para mantener la homeostasis del agua corporal. Más bien su volumen es principalmente una función del nivel respiración celular aeróbica, y refleja el grado de demanda de ATP en las células corporales. La ganancia de agua se regula principalmente mediante ajustes del volumen de agua ingerida, principalmente por el consumo de mayor o menor cantidad de líquido. El hipotálamo tiene un área conocida como centro de la sed que regula la necesidad de beber.

Cuando la pérdida de agua es mayor que la ganancia, la deshidratación (una disminución del volumen y un aumento en la osmolaridad de los líquidos corporales) estimula la sed (fig. 27.3). Se dice que la deshidratación es leve cuando la masa corporal disminuye en 2% a causa de pérdida de líquidos. La reducción del volumen de sangre ocasiona que baje la presión arterial. Este cambio estimula los riñones que liberan renina, lo cual promueve la formación de angiotensina II. El incremento de impulsos nerviosos de los osmorreceptores hipotalámicos se activa por el aumento de la osmolaridad sanguínea, y la mayor cantidad de anngiotensina II en la sangre estimula el centro de la sed en el hipotálamo. Otras señales que la provocan son las que se originan en las neuronas de la boca, las cuales detectan sequedad debido a menor flujo de saliva y las que generan los barorreceptores y detectan presión reducida en el corazón y los vasos sanguíneos. Con todo esto, aumenta la sensación de sed, lo que normalmente promueve mayor consumo de líquidos (cuando se dispone de ellos), con lo que se restaura su volumen normal. El efecto neto de este ciclo es que la ganancia de líquidos equilibra las pérdidas. Sin embargo, hay ocasiones en que la sensación de sed no se produce con la suficiente rapidez o el acceso al agua está restringido, con lo cual ocurre deshidratación importante. Este problema se observa con mayor frecuencia en ancianos, lactantes y quienes sufren alteraciones mentales. Cuando hay pérdida de líquidos por sudación intensa, diarrea o vómito, es conveniente iniciar el reemplazo de líquidos corporales mediante consumo de agua, aun antes de que se sienta sed.

Regulación de las pérdidas de agua y solutos

Las pérdidas de agua y solutos a través de la sudación y exhalación aumentan durante el ejercicio; sin embargo, los excesos de agua o solutos corporales se eliminan principalmente por la orina. Como se verá más adelante, el grado de pérdidas urinarias de NaCl son el principal determinante del volumen de líquido corporal. Por su parte, el nivel de pérdidas urinarias de agua constituye el principal factor de la osmolaridad de líquidos corporales.

El contenido de NaCl (sal común) en la dieta diaria es muy variable, de modo que la secreción urinaria de Na + y Cl- también debe cambiar para que se mantenga la homeostasis. Ciertas modificaciones hormonales regulan las pérdidas urinarias de estos iones, que a su vez afectan el volumen de sangre. En la figura 27.4 se ilustra la secuencia de cambios que se producen después de ingerir alimentos con sal. La mayor cantidad de NaCl consumida ocasiona incrementos en la concentración plasmática de Na + y CI- (que son los principales determinantes de la osmolaridad del líquido extracelular) y la consiguiente elevación de la osmolaridad del líquido intersticial ocasiona la ósmosis del agua del líquido intracelular al intersticial, y de ahí, al plasma, con lo que aumenta el volumen de sangre.

P ¿Por qué las soluciones utilizadas en radioterapia bucal contienen una pequeña cantidad de sal de mesa (NaCl)?

Las tres hormonas de mayor importancia en el control del grado de reabsorción renal de Na + y Cl- (y, por tanto, de las cantidades que se pierden en la orina) son la angiotensina II, la aldosterona y el péptido natriurético auricular (PNA). Las primeras dos promueven la reabsorción (reducen las pérdidas urinarias) de Na + y Cl- con lo que aumentan el volumen de líquidos corporales. El PNA promueve la natriuresis, que es la excreción urinaria aumentada de Na + y Cl-, que hace disminuir el volumen sanguíneo. El incremento de la volemia causa distensión de las aurículas del corazón y promueve la liberación de péptido natriurético auricular, el cual estimula la natriuresis. Al aumentar el volumen de sangre también se vuelve más lenta la liberación de renina de las células yuxtaglomerulares renales. Cuando disminuye la concentración de renina se forma menor cantidad de angiotensina II. Por tanto, esta última desciende de una concentración moderada a una baja, lo que reduce la rapidez de la filtración glomerular y aminora la reabsorción de Na +, Cl- y agua en los túbulos renales. La menor concentración de angiotensina II también hace que descienda la secreción de aldosterona y, a medida que baja el nivel de ésta, la reabsorción de Na + y Cl- se torna más lenta en los conductos colectores; en consecuencia, el líquido tubular retiene mayor cantidad de filtrado de estos iones, los cuales se excretan en la orina. La mayor eliminación de so dio y cloro cambia la presión osmótica de tal manera que se pierde más agua en la orina, con lo que disminuye el volumen de sangre.

La hormona antidiurética (HAD) es el principal factor en el control de las pérdidas de agua; esta hormona se produce en células neurosecretoras que se extienden del hipotálamo al lóbulo posterior de la hipófisis. Además de estimular el mecanismo de la sed, el aumento en la osmolaridad del plasma y el líquido intersticial estimula la liberación de HAD (véase fig. 26.18), que promueve la inserción de proteínas de canales acuosos (acuaporina-2) en las membranas apicales de las principales células de los conductos colectores renales. Debido a lo anterior, en estas células aumenta la permeabilidad al agua, cuyas moléculas se desplazan por ósmosis del líquido tubular renal al interior de la célula y de ahí al torrente sanguíneo; la consecuencia de lo anterior es que se produce una pequeña cantidad de orina muy concentrada. Por el contrario, el consumo de agua sola reduce la osmolaridad de la sangre y el líquido intersticial. En lapso de minutos se interrumpe la secreción de HAD y poco después la concentración sanguínea de esta hormona baja casi hasta cero. Cuando la HAD no estimula las células principales, las moléculas de acuaporina-2 son extraídas de la membrana apical por endocitosis. Por consiguiente, disminuye la permeabilidad al agua en las células principales y aumenta la pérdida de este líquido en la orina.

Bajo ciertas circunstancias, algunos otros factores, además de la osmolaridad de la sangre, influyen en la pérdida urinaria de agua. Así, cualquier gran disminución en el volumen de sangre se detecta en los barorreceptores (receptores de presión) de la aurícula izquierda y de vasos sanguíneos, lo que también estimula la liberación de hormona antidiurética. En casos de deshidratación intensa, la velocidad de filtración glomerular disminuye a causa de la caída en la presión arterial, con lo que se reducen las pérdidas de líquido en la orina. A la inversa, con el consumo de demasiada agua aumenta la presión arterial, se eleva la velocidad de filtración glomerular y las pérdidas hídricas en la orina son mayores. Con la hiperventilación (respiración anormalmente rápida y profunda) aumentan las pérdidas de líquido mediante la exhalación de más vapor de agua. También el vómito y la diarrea ocasionan pérdidas de agua del conducto gastrointestinal. Por último, con la fiebre, el sudor intenso y la destrucción de extensas áreas de piel por quemaduras se produce eliminación excesiva de agua a través de la piel.

Desplazamiento de agua entre compartimientos de líquidos.

Normalmente, los líquidos intracelular e intersticial tienen la misma osmolaridad, de modo que las células no se encogen ni se hinchan, pero una variación en su osmolaridad puede causar desequilibrio de líquidos entre estos dos compartimientos. La elevación en la osmolaridad de líquido intersticial ocasiona que el agua salga de las células, que se encogen ligeramente; en cambio, cuando disminuye, la célula se hincha. Casi siempre, las modificaciones en la osmolaridad se deben a cambios en la concentración de Na+. Por lo regular, su descenso en el líquido intersticial inhibe la secreción de hormona antidiurética. Entonces, si funcionan normalmente, los riñones excretan los excesos de agua en la orina, lo cual incrementa la presión osmótica de los líquidos corporales hasta su nivel normal. Por tanto, las células del cuerpo se hinchan ligeramente y nada más por un tiempo breve. Sin embargo cuando una persona persiste en consumir agua con una rapidez mayor a la que sus riñones pueden excretarla (la velocidad máxima de flujo orinario es de aproximadamente 15 mL/min), o cuando su función renal es deficiente, podrá padecer intoxicación por agua, un estado en el que el agua corporal excesiva, ocasiona que las células se vuelvan hipotónicas y se hinchen de manera peligrosa (fig. 27.5). Cuando hay pérdida de agua corporal y Na+ por hemorragia, sudor excesivo, vómito o diarrea y se reemplaza la pérdida con agua simple, los líquidos corporales se diluyen más. Esto puede ocasionar que la concentración de sodio plasmática y, por ende, la del líquido intersticial, disminuyan por debajo de los límites normales (hiponatremia). Al reducirse el nivel de este ion en el líquido intersticial también desciende la osmolaridad de éste, lo que ocasionará desplazamiento osmótico del agua hacia el líquido intracelular. Cuando el H2O entra a las células las vuelve hipotónicas y hace que se hinchen, con lo que ocasiona convulsiones, coma y a veces la muerte. Para evitar esta consecuencia indeseable de eventos en casos de pérdida grave de agua y electrólitos, es necesario administrar soluciones por vía intravenosa o ar tratamiento de rehidratación oral (TRO) que incluya una pequeña cantidad de sal de mesa (NaCl).

APLICACIÓN CLÍNICA

Enemas y equilibrio de líquidos

Un enema consiste en introducir una solución en el recto y el colon a fin de estimular el intestino para que evacúe las heces. La aplicación repetida de enemas sobre todo en niños de corta edad, incrementan el riesgo de desequilibrio de líquido y electrólitos. Es preferible utilizar soluciones isotónicas porque el agua de llave (que es hipotónica) y las soluciones hipertónicas que se venden en el comercio pueden causar desplazamiento rápido de líquidos entre compartimientos.

ELECTRÓLITOS EN LOS LÍQUIDOS CORPORALES

OBJETIVOS

.Compare la composición electrolítica de los tres principales compartimientos de líquidos: plasma, líquido intersticial e intracelular.

.Exponga las funciones de los iones sodio, cloruro, potasio, bicarbonato, calcio, fosfato y magnesio; explique cómo se regula la concentración de dichos iones.

Los iones que se forman cuando se disuelven los electrólitos cumplen cuatro funciones generales en el cuerpo: 1) Los electrólitos están confinados en gran parte a compartimientos particulares de líquido y son más numerosos que los no electrólitos; debido a ello, ciertos iones controlan el desplazamiento osmótico de agua entre compartimientos de líquidos. 2) Los iones ayudan a mantener el equilibrio ácidobásico que se requiere para las actividades celulares normales. 3) Los iones conducen la corriente eléctrica, lo que permite la formación de potenciales de acción y graduales para regular la secreción de algunas hormonas y neurotransmisores. 4) Varios iones sirven como cofactores que son necesarios para la actividad óptima de las enzimas.

Concentraciones de electrólitos en los líquidos corporales

Cuando se requiere comparar la carga de iones en diferentes soluciones, generalmente se expresa la concentración de aquellos en miliequivalentes /litro (meg/litro), lo que indica la concentración de cationes o aniones en un volumen determinado de solución. Un equivalente es la carga negativa o positiva igual a la que tiene un mol de H+; un miliequivalente es la milésima parte de un equivalente. Recuérdese que un mol de sustancia es su peso molecular expresado en gramos. En el caso de iones como el sodio (Na+), el potasio (K+) y el bicarbonato (HCO3-), que tienen una sola carga negativa o positiva, el número de meq/litro es igual al número de mmol/litro. Con iones como el calcio (Ca2+) o el fosfato (HPO42-), que tienen dos cargas positivas o negativas, el número de meq/litro es igual al doble del correspondiente a mmol/litro.

En la fig. 27.6 se comparan las concentraciones de los principales electrólitos y aniones proteínicos en el plasma, líquido intersticial e intracelular. La mayor diferencia entre los dos líquidos extracelulares, plasma y líquido intersticial, es que el primero contiene muchos aniones proteínicos, mientras que el segundo tiene muy pocos. Las membranas capilares normales son prácticamente impermeables a las proteínas, de modo que sólo algunas proteínas plasmáticas escapan de los vasos sanguíneos hacia el líquido intersticial. Esta diferencia en la concentración de proteínas es el principal factor causal de la presión osmótica coloidal de la sangra ejercida por el plasma. En otros aspectos ambos líquidos son similares.

A pesar de lo anterior, el contenido de electrólitos en el líquido intracelular difiere mucho del que tiene el extracelular. En éste último el catión más abundante es Na+, en tanto que el anión que se halla en mayor cantidad es el Cl-. En el líquido intracelular el catión más abundante es el K+, mientras que los aniones que se hallan en menor cantidad son proteínas y fosfatos (HPO42-). Con el transporte activo de Na+ hacia el exterior de las células y de K+ al interior de ellas, las bombas de sodio (NA+/K+ ATPasa) cumplen una función principal ene el mantenimiento de elevada concentración intracelular de K+ y altos niveles extracelulares de Na+.



P ¿Cuáles son el principal catión y los dos aniones más importantes en el LEC y en el LIC?

Sodio


Los iones sodio (Na+) son los que más abundan fuera de la célula, y constituyen alrededor del 90% de los cationes extracelulares. La concentración plasmática normal de Na+ es de 136 a 148 meq/litro. Como ya se vio, el sodio tiene una función primordial en el equilibrio de líquidos y electrólitos, ya que a él se debe casi la mitad de la osmolaridad (142 de alrededor de 290mosm/litro) del líquido extracelular (LEC). El flujo de iones Na+ a través de canales activados por voltaje en la membrana plasmática también es necesario para la generación y conducción de potenciales de acción en neuronas y fibras musculares. En Estados Unidos de América, el consumo diario de sodio excede por mucho los requerimientos diarios normales del cuerpo, debido en gran parte al exceso de sal en la dieta. Los riñones excretan dicho exceso, pero también pueden conservarlo durante periodos en que escasea dicho ion. La concentración sanguínea de Na+, depende de la de aldosterona, la hormona antidiurética (HAD) y el péptido natriurético auricular (PNA). La aldosterona incrementa la reabsorción normal de sodio. Cuando la concentración plasmática de éste ion disminuya a menos de 135 meq/litro, se interrumpe la liberación de HAD. A su vez, la falta de ésta hormona permite mayor excreción de agua en la orina para recuperar el nivel normal de Na+ en el LEC. El péptido natriurético auricular hace aumentar la excreción de sodio y agua por vía renal cuando el nivel de Na+ es demasiado alto.

APLICACIÓN CLÍNICA



Edema e hipovolemia como indicadores de desequilibrio de Na+

Cuando el exceso de iones sodio permanece en el cuerpo debido a que los riñones no logran excretarlos en cantidad suficiente, también hay retención osmótica de agua. Esto provoca formación de edema, que es una acumulación anormal de líquido intersticial. Dos causas de retención de Na+ son la insuficiencia renal y el hiperaldosteronismo (secreción excesiva de aldosterona). Por el contrario, las pérdidas urinarias de Na+ producen el efecto osmótico de causar pérdida excesiva de agua, lo cual ocasiona hipovolemia, un volumen de sangre anormalmente bajo. La hipovolemia relacionada con pérdida de Na+ casi siempre se debe a secreción insuficiente de aldosterona, acompañada de insuficiencia renal o tratamiento demasiado enérgico con diuréticos.

Cloruro

Los iones cloruro (Cl-) son los aniones más abundantes fuera de la célula. Su concentración plasmática normal es de 95 a 105 meq/litro y se difunde con relativa facilidad entre los compartimientos extracelular e intracelular, ya que casi todas las membranas plasmáticas contienen numerosos canales que permiten su paso. Por tanto, el Cl- puede contribuir al equilibrio de las concentraciones de aniones en distintos compartimientos de líquidos. Un ejemplo de ello es el desplazamiento de cloruro que se produce entre los eritrocitos y el plasma cuando el dióxido de carbono en la sangre aumenta o disminuye (véase la fig. 23.24). En este caso, el intercambio de Cl- en lugar de HC03- mantiene el equilibrio correcto de aniones en el LEC y el LIC. Los iones cloruro también forman parte del ácido clorhídrico que se secreta en los jugos gástricos. La hormona antidiurética ayuda a regular el equilibrio de Cl- en los líquidos corporales, ya que controla la cantidad de agua que se pierde en la orina. Los procesos que aumentan o reducen la reabsorción renal de iones sodio también modifican la reabsorción de iones cloruro, que siguen a los iones sodio de manera pasiva por atracción eléctrica (la partícula Cl- cargada negativamente, es atraída por las partículas Na+, que tienen carga positiva).

Potasio

Los iones potasio (K+) son los cationes que más abundan en el líquido intracelular (140 meq/litro). El K+ desempeña una función clave para establecer los potenciales de reposo en la membrana y en la fase de repolarización de potenciales de acción en neuronas y fibras musculares; además, ayuda a mantener un volumen normal de líquido intracelular. Cuando el K+ entra a las células o sale de ellas, es común que se intercambie con H+. Este desplazamiento de iones hidrógeno contribuye a regular el pH.

La concentración plasmática normal de K+ es de 3.5 a 5.0 meq/litro. La aldosterona constituye el principal factor de control del nivel de K+ en el plasma. Cuando la concentración plasmática de este catión es elevada, aumenta la secreción de aldosterona hacia la sangre y, posteriormente, la hormona estimula las células principales de los conductos colectores renales para que secreten más K+, de modo que hay mayores pérdidas de este catión en la orina. A la inversa, cuando la concentración plasmática de K+ es baja, disminuye la secreción de aldosterona y se excreta menos K+ en la orina. Las anormalidades en los niveles de este catión en el plasma afectan de manera adversa las funciones neuromusculares y cardiacas.

Bicarbonato

Los iones bicarbonato (HC03 -) son el segundo anión más común en los líquidos extracelulares. Su concentración plasmática normal es de 22 a 26 meq/litro en la sangre arterial sistémica y de 23 a 27 meq/litro en la sangre venosa general. La concentración de este anión aumenta a medida que la sangre fluye a través de los capilares sistémicos porque el dióxido de carbono que liberan las células metabólicamente activas se combina con el agua para formar ácido carbónico, el cual se disocia en H+ y HC03-. Sin embargo, cuando la sangre fluye por los capilares pulmonares, la concentración de HC03- vuelve a disminuir a medida que se exhala dióxido de carbono (en la fig. 23.24 se ilustran estas reacciones). El líquido intracelular también contiene una pequeña cantidad deHC03-. Como ya se dijo, el intercambio de Cl- por HCO3- permite mantener el equilibrio correcto de aniones en el líquido extracelular y en el intracelular. Los riñones principales reguladores de la concentración sanguínea de HC03 -. Las células intercaladas de los túbulos renales pueden formar HC03- y liberarlo en el torrente sanguíneo cuando el nivel de este anión en la sangre es bajo (véase fig. 26.17), o bien, excretar su exceso en la orina si la concentración sanguínea es demasiado alta. Más adelante, en la sección sobre equilibrio acidobásico de este mismo capítulo, se estudiarán las variaciones en los niveles sanguíneos de HCO3-.

Calcio


Una gran cantidad de calcio se almacena en los huesos, de modo que constituye el mineral más abundante en el cuerpo. Alrededor de 98% de calcio en adultos se halla en el esqueleto y los dientes, donde está combinado con fosfato y forma una red cristalina de sales minerales. En los líquidos del cuerpo, se halla principalmente como catión extracelular (Ca2+). La concentración plasmática normal de este ion libre o no fijado es de 4.5 a 5.5 meq/litro; una cantidad más o menos igual de este catión se halla unida a diversas proteínas del plasma. Además de contribuir a la dureza de huesos y dientes, el Ca2+ desempeña importantes funciones en la coagulación sanguínea, la liberación de neurotransmisores, el mantenimiento del tono muscular y la excitabilidad de tejidos nerviosos y musculares.

Los dos principales reguladores de la concentración plasmática de Ca2+ son la hormona paratiroidea (HPT) y el calcitriol (1,25-dihidroxivitamina D3), que es la forma de la vitamina D que actúa como hormona (véase la fig. 18.14). Los niveles plasmáticos bajos de Ca2+ promueven la liberación de más hormona paratiroidea, la cual estimula los: osteoclastos del tejido óseo para que liberen calcio (y fosfato) de las sales minerales que forman la matriz de los huesos. Por tanto, la hormona paratiroidea incrementa la resorción ósea; además, eleva la producción de calcitriol (que a su vez incrementa la absorción de Ca2+ por el aparato gastrointestinal) y aumenta la reabsorción de calcio por filtrado glomerular a través de las células tubulares renales que lo devuelven a la sangre.






DEFICIENCIA




EXCESO




ELECTRÓLITOS*

NOMBRE Y CAUSAS

SÍNTOMAS

NOMBRE Y CAUSAS

SÍNTOMAS

Sodio (Na+)

136 a 148 meq/litro



Hiponatremia; puede deberse a consumo reducido de sodio; pérdidas elevadas de sodio por vómito, diarrea, deficiencia de aldosterona o por tomar ciertos diuréticos yagua en exceso.


Debilidad muscular, vértigos, cefalea e hipotensión; taquicardia y choque; confusión mental, estupor y coma.

Hipernatremia; suele ocurrir con deshidratación, falta de agua o contenido excesivo de sodio en la dieta o en soluciones intravenosas; causa hipertonicidad del LEC, lo que ocasiona deshidratación celular (el agua intracelular sale al LEC).


Sed intensa, hipertensión, edema, agitación y convullsiones.


Cloruro (Cl-)

95 a 105 meq/litro




Hipocloremia; sus causas probables son: vómito excesivo, hiperhidratación, deficiencia de aldosterona, insuficiencia cardiaca congestiva y tratamiento con diuréticos como la furosemida (Lasix).


Espasmos musculares, alcalosis metabólica, respiración poco profunda, hipotensión y tetania.


Hipercloremia; puede deberse a: deshidratación por pérdida o privación de agua; ingesta excesiva de cloruro; insuficiencia renal grave, hiperaldosteronismo, algunos tipos de acidosis y ciertos fármacos.


Letargo, debilidad, acidosis metabólica, así como resspiración profunda y rápida.


Potasio (K+)

3.5 a 5.0 meq/litro




Hipopotasemia; se debe a la pérdida excesiva de pootasio por vómito o diarrea, consumo reducido de este elemento, hiperaldosteronismo, enfermedad renal o tratamiento con algunos diuréticos.

Fatiga muscular, parálisis fláccida, confusión mental, diuresis aumentada, respiración poco profunda y cambios electrocardiográficos, como aplanamiento de las ondas T.


Hiperpotasemia; se debe a la ingesta excesiva de este elemento, insuficiencia renal, deficiencia de aldosterona, lesiones por aplastamiento en los tejidos del cuerpo o transfusión de sangre hemolizada.


Irritabilidad, náusea, vóómito, diarrea, debilidad muscular; puede causar la muerte mediante inducción de fibrilación ventricular.


Calcio (Ca2+)

total = 9 a 10.5 mg/dL

ionizado = 4.5 a 5.5 meq/litro


Hipocalcemia; sus posibles causas son: pérdida elevada o consumo reducido de calcio, concentraciones elevadas de fosfato o hipoparatiroidismo.


Entumecimiento y hormigueo en los dedos de la mano, reflejos hiperactivos, calambres musculares, tetania y convulsiones, fractura de huesos, espasmos musculares en la laringe que pueden ocasionar la muerte por asfixia.


Hipercalcemia; sus causas probables son: hiperparatiroidismo, algunos cánceres, consumo excesivo de vitamina D o enfermedad de Paget de los huesos.


Letargo, debilidad, anorexia, náusea, vómito, poliuria, prurito, dolor de huesos, depresión, confusión, parestesias, estupor y coma.


Fosfato (HP042-) 1. 7 a 2.6 meq/litro

Hipofosfatemia: surge por incremento de la pérdida urinaria, absorción intestinal disminuida o consumo elevado de fosfatos.


Confusión, convulsiones, coma, dolor muscular y torácico, entumecimiento y hormigueo en los dedos de la mano, falta de coordinación, pérdida de memoria y letargo.


Hiperfosfatemia; surge cuando los riñones no pueden excretar el exceso de fosfato, como sucede en caasos de insuficiencia renal; otras causas posibles son el consumo elevado de fosfatos o la destrucción de células corporales que liberan fosfato en la sangre


Anorexia, náusea, vómito, debilidad muscular, refleejos hiperactivos, tetania y taquicardia.


Magnesio (Mg2+) 1.3 a 2.1 meq/litro


Hipomagnesemia: suele deberse a consumo inadecuado o pérdida excesiva de magnesio en orina o heces; también ocurre por alcoholismo, desnutrición, diabetes mellitus o tratamiento con diuréticos

Debilidad, irritabilidad, tetania, delirios, convulsiones, confusión, anorexia, náusea, vómito, parestesias y arritmias cardiacas.


Hipermagnesemia; puede deberse a insuficiencia renal o al incremento en el consumo de magnesio, por ejemplo, en antiácidos que lo contienen; también ocurre en personas con deficiencia de aldosterona o

Hipotiroidismo.




Hipotensión, debilidad o parálisis muscular, náusea, vómito y alteración de las funciones mentales.


Cuadro 27.1 Desequilibrios de electrólitos en la sangre.

·Valores correspondientes a los rangos normales de concentraciones plasmáticas en adultos.

Fosfato

Aproximadamente 85% del fosfato que hay en los adulotos se encuentra en forma de fosfatos de calcio, que son los componentes estructurales de huesos y dientes; el restante 15% se halla ionizado. Tres iones fosfato (H2P04 -, HP042- y PO43-) son aniones intracelulares importantes, pero en los líquidos corporales de pH normal, el HPO42-, constituye la forma en que más prevalece. El fosfato contribuye con alrededor de 100 meq/litro de aniones del líquido intracelular. Además, es un importante amortiguador de H+, tanto en los líquidos del cuerpo como en la orina. Aunque una parte de este anión está "libre", la mayoría de los iones fosfatos se hallan unidos por enlaces covalentes a moléculas orgánicas, como lípidos (fosfolípidos, proteínas, carbohidratos, ácidos nucléicos [ADN y ARN] y adenosina trifosfato [ATP]).

La concentración plasmática normal de fosfato ionizado es de sólo 1.7 a 2.6 meq/litro. Las mismas dos hormonas que controlan la homeostasis del calcio (hormona paratiroidea [HPT] y calcitriol) también regulan el nivel de HP042- en el plasma sanguíneo. La HPT estimula la reabsorción de la matriz ósea que realizan los osteoclastos, los cuales liberan iones fosfato y calcio al torrente sanguíneo. Sin embargo, en los riñones, esa misma hormona inhibe la reabsorción de iones fosfato, en tanto que estimula la de iones calcio en las células tubulares renales. Por tanto, la HPT hace aumentar la excreción urinaria de fosfatos y reduce la concentración sanguínea de estos aniones. El calcitriol promueve la absorción tanto de fosfatos como de calcio en el aparato digestivo.

Magnesio

En los adultos, alrededor de 54% del magnesio corporal total se halla depositado en la matriz ósea en forma de sales de magnesio. El restante 46% se encuentra en forma de iones (Mg2+) en los líquidos intracelular (45%) Y extracelular (1 %). Estos iones son los segundos más comunes entre los cationes intracelulares (35 meq/litro). En el aspecto funcional, el Mg2+ es un cofactor de las enzimas que participan en el metabolismo de carbohidratos y proteínas y de la bomba Na + /K+ ATPasa (la bomba enzimática de sodio). Además, también desempeña importantes funciones en la actividad neuromuscular, la transmisión de impulsos nerviosos y el funcionamiento del miocardio, aparte de ser necesario para la secreción de hormona paratiroidea.

La concentración plasmática normal de Mg2+ es de sólo 1.3 a 2.1 meq/litro. Muchos factores regulan el nivel de magnesio en el plasma al modificar la velocidad a la cual se eliminan estos iones en la orina. Los riñones aumentan la excreción urinaria de magnesio cuando hay hipercalcemia, hipermagnesemia, incrementos en el volumen del líquido extracelular, disminución en la concentración de hormona paratiroidea y acidosis. En condiciones opuestas disminuye la excreción renal de Mg2+.

En el cuadro 27.1 se describen los desequilibrios que ocasiona la deficiencia o el exceso de diversos electrólitos.

APLICACIÓN CLÍNICA



Personas en riesgo de sufrir desequilibrios de líquidos y electrólitos

Diversos individuos están en riesgo debido a numerosas circunstancias. Por ejemplo, están en riesgo quienes dependen de otros para su alimentación e ingestión de líquidos (como lactantes, ancianos y enfermos hospitalizados y pacientes en tratamiento médico que requieren infusiones intravenosas, procedimientos de drenaje o succión y catéteres urinarios. También se hallan en riesgo quienes consumen diuréticos, quienes padecen pérdidas excesivas de líquidos y requieren mayor consumo de ellos, y las personas que retienen y se les restringe líquidos. Por último, están en peligro las personas durante el tratamiento postoperatorio, quienes sufren quemaduras o traumatismos graves, los que padecen enfermedades crónicas (insuficiencia cardíaca congestiva, diabetes, enfermedad pulmonar obstructiva crónica o cáncer), gente confinada y personas con trastornos mentales que no pueden manifestar sus necesidades ni responder al estímulo de la sed.

EQUILIBRIO ACIDOBÁSICO OBJETIVOS

OBJETIVOS

Comparar las funciones de los amortiguadores, la exhalación de bióxido de carbono y la excreción renal de H +para mantener el pH de los líquidos corporales.

Definir qué es el desequilibrio acidobásico, describir sus efectos en el cuerpo y explicar en qué consiste su tratamiento.

De conformidad con lo antes expuesto resulta claro que diversos iones desempeñan diferentes funciones para ayudar a mantener la homeostasis. Uno de los principales problemas homeostásicos consiste en mantener la concentración de iones H+ (pH) de los líquidos corporales en un nivel adecuado. El mantenimiento del equilibrio acidobásico es fundamental debido a que la forma tridimensional de todas las proteínas del cuerpo, que le permite a éste llevar a cabo funciones específicas, es muy sensible a los cambios de acidez. Cuando la dieta contiene una gran cantidad de proteína (como es característico en Estados Unidos), el metabolismo celular produce más ácidos que bases y, por tanto, tiende a acidificar la sangre. (Es conveniente que el lector consulte las secciones sobre ácidos, bases y pH que aparecen en el capítulo 2.)

En personas sanas, el pH de la sangre arterial sistémica se mantiene entre 7.35 y 7.45. (El pH de 7.4 corresponde una concentración de H+ de 0.00004 meq/litro =40 neq/litro.) Dado que las reacciones metabólicas con frecuencia producen grandes excesos de H+ se requiere un mecanismo que disponga de estos iones, ya que si aumenta su nivel en los líquidos corporales puede causar con rapidez la muerte de la persona. Por consiguiente, es necesario que la homeostasis de la concentración de H+ se mantenga dentro de límites estrechos de pH para la supervivencia. La extracción de iones hidrógeno de los líquidos corporales y, posteriormente, su eliminación del cuerpo depende principalmente de los tres mecanismos siguientes:

1.- Sistemas amortiguadores. Actúan con rapidez para fijar temporalmente el H+ y eliminar su exceso, que es muy reactivo, de las soluciones, aunque no del cuerpo.

2.- Exhalación de dióxido de carbono. Se puede exhalar mayor cantidad de dióxido de carbono cuando se aumentan la rapidez y la profundidad de la respiración. En pocos minutos, esta acción reduce los niveles de ácido carbónico en la sangre, lo cual eleva su pH (reduce la concentración de H+ en el líquido hemático).

3.-Excreción renal de H+. La excreción en la orina es el más nto de estos mecanismos, pero constituye la única vía ira eliminar otros ácidos, además del carbónico.

A continuación se estudia cada uno de estos mecanismos.

Acciones de los sistemas amortiguadores

La mayoría de estos sistemas en el cuerpo constan de un ácido débil y su sal, la cual funciona como base débil. Los amortiguadores evitan cambios drásticos y rápidos en el pH de un líquido corporal mediante la conversión de ácidos y bases fuertes en ácidos y bases débiles. Este efecto se produce fracciones de segundo. Los ácidos fuertes reducen el pH en mayor cantidad que los débiles porque liberan H+ con mayor facilidad y, por tanto, contribuyen más a la concentración de iones hidrógeno libres. De manera similar, las bases fuertes elevan más el pH que las débiles. Los principales sistemas de amortiguación de los líquidos corporales son el proteínico, el del ácido carbónico-bicarbonato y el de fosfato.




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