Hans Andresen S.

HOMEOSTASIS

En 1865 el fisiólogo Claude Bernard observó que la constancia del medio interno era esencial para la vida y en 1932 Walter Cannon, también fisiólogo, introdujo el concepto de homeostasis que significa autorregulación dinámica y de mecanismos homeostáticos para referirse a la existencia, en cualquier organismo, de mecanismos interdependientes de regulación de sus funciones fisiológicas a fin de mantenerlas, en equilibrio dinámico (homeostasis), dentro de ciertos límites compatibles con la vida.

Los mecanismos homeostáticos son muy estables y contribuyen a mantener la misma organización interna; pero al mismo tiempo son capaces de adaptarse a modificaciones del ambiente exterior.

Los principales componentes homeostáticos del medio interno son:

1. Concentración de oxígeno y CO2
2. Equilibrio ácido-base y pH de la sangre
3. Equilibrio hídrico-electrolítico
4. Composición de la sangre (por ejemplo, la glucemia)
5. Presión sanguínea
6. Reservas (ejemplos: glucógeno muscular, calcio y fósforo en los huesos)
7. Peso corporal
8. Temperatura

VOLEMIA E HIDRATACION

1. VOLEMIA

La Volemia es el volumen total de sangre de un animal, que en promedio podemos estimar en 7% del peso corporal. El 50% de la sangre está constituida por agua.

La Volemia Eficaz es la parte del volumen sanguíneo que responde al sistema fisiológico de control de la volemia; cuando este sistema detecta una reducción de la volemia (principalmente mediante los barorreceptores ubicados en el seno carotídeo y el arco aórtico; y los quimiorreceptores sensibles a la hipoxemia), se activa la retención renal de agua y sodio.

a) Hipovolemia – Significa que el volumen total de sangre del organismo está disminuido.

Se puede distinguir entre hipovolemia normocítica – con hematocrito normal (~ 45%), como en la pérdida de sangre por hemorragia aguda; hipovolemia anémica – con hematocrito bajo (~ 35%), como en el caso de hemorragia sub-aguda; e hipovolemia policitémica – con hematocrito elevado (~ 58%), como en el caso de deshidratación.

Las principales causas de hipovolemia son la pérdida de sangre por hemorragia y la deshidratación debida a pérdida de plasma o agua, cuya consecuencia más seria es el shock hipovolémico, caracterizado por disminución del volumen de sangre circulante, menor retorno venoso, menor perfusión tisular y acidosis por metabolismo anaeróbico, del que nos ocuparemos más adelante.

b) Hipervolemia – Significa que el volumen total de sangre del organismo está aumentado. Está muy relacionada con la hiperhidratración (ver más adelante).

Las principales causas de hipervolemia son: insuficiencia cardiaca, insuficiencia renal, cirrosis hepática, policitemia vera, ingestión de sal, administración de glucocorticoides o aldosterona. En humanos la excesiva administración EV de líquidos causa hipervolemia, que podría conducir a un edema pulmonar; condición rara en medicina veterinaria.

En la insuficiencia cardiaca hay una tendencia a la hipotensión arterial, siendo la respuesta fisiológica: vasoconstricción renal, activación del sistema renina-angiotensina-aldosterona y secreción de hormona antidiurética, que causan retención de agua y sodio.

1. HIDRATACION

Se refiere al estado en que se encuentra un organismo respecto a la cantidad de agua que contiene.

El 60% de cualquier organismo animal está formado por agua. La mayor parte del agua se encuentra dentro de las células en estrecha relación con agua del espacio intersticial que, en conjunto, suman el 55% del agua corporal; el 5% restante se encuentra dentro del espacio intravascular. El organismo cuenta con mecanismos homeostáticos de   regulación en constante actividad, encargados de mantener los volúmenes de los 3 espacios dentro de límites compatibles con la vida.

a) Deshidratación – Significa que está disminuido el volumen total de agua del cuerpo (incluyendo la sangre, por lo que también hay hipovolemia), a fin de funcionar en condiciones óptimas. En todos los casos está aumentado el hematocrito.

La deshidratación puede ser causada por pérdida de líquidos (como en diarrea, vómito, secuestro interior, micción excesiva, evaporación rápida por la piel o la mucosa respiratoria), por ingestión inadecuada, o mixta. Ciertos órganos son particularmente sensibles a la deshidratación, como el cerebro, los riñones y el corazón.

Niveles de deshidratación por debajo de 5% del peso corporal no requieren, por lo general, de atención terapéutica (ver mas abajo “Tratamiento de la Deshidratación”).

La deshidratación puede ser isotónica, cuando ha pérdida de agua y sal en la misma proporción; puede ser hipotónica si hay más perdida de sal que de agua – hay aumento del espacio intracelular; y puede ser hipertónica cuando falta más agua que sal – hay disminución del espacio intracelular (Ver cuadro más abajo).

b) Hiperhidratación – Significa que el volumen total de agua del organismo está aumentado (incluyendo la sangre; por lo tanto también hay hipervolemia). En todos los casos está disminuido el hematocrito.

Ocurre como consecuencia de la retención de líquido en el organismo. La hiperhidratación puede ser isotónica, hipotónica o hipertónica.

·        Hiperhidratación isotónica – Hay exceso de agua y sodio en el espacio extracelular en condiciones isotónicas (y sin cambios en la osmolalidad sanguínea). Puede ocurrir por exagerada administración de solución salina isotónica, pero sobre todo en procesos descompensados de insuficiencia cardiaca, cirrosis hepática y síndrome nefrótico, conducentes a la formación de edema.

• Hiperhidratación hipotónica – Hay exceso de agua en los espacios intracelular y extracelular, con bajos valores séricos en sodio. Ocurre con la llamada “intoxicación por agua”, ya sea por excesiva ingestión de agua, o por la administración exagerada de soluciones no salinas.
• Hiperhidratación hipertónica – Hay exceso de agua y sodio en condiciones hipertónicas, con osmolalidad elevada de la sangre y del espacio intersticial; como consecuencia hay salida de agua de las células (exsicosis o deshidratación celular) e incremento del espacio extracelular. Ocurre como consecuencia de la ingestión de agua salada o la infusión de soluciones salinas hipertónicas.

Una condición singular es la hiperhidratación con glicerol, usada en humanos y caballos. La administración oral de glicerol a razón de 1 g/kg de peso en solución al 5-6%, causa hiperhidratación con incremento de la osmolalidad.

c)         Cuadro de diferencias entre Deshidratación e Hiperhidratación

 

3. RECUPERACIÓN DE LA VOLEMIA

Como ya lo dijimos con anterioridad, las principales causas de pérdida de la volemia son:

a)      hemorragia aguda y

b)      deshidratación por

·        vómito o diarrea

·        desplazamiento de agua hacia la luz del aparato digestivo, a causa de procesos tales como acidosis de rumen, desplazamiento de abomaso, torsión intestinal

·        acumulación de exudado peritoneal por peritonitis

·        otras causas

Sólo la hemorragia causa hipovolemia sin alteración del equilibrio electrolítico o del equilibrio ácido-base. En todas las formas de deshidratación se producen desequilibrios electrolíticos, frecuentemente acompañados de desequilibrio ácido-base.

1 – Tratamiento de la hemorragia

Probablemente pérdidas de hasta 20% del volumen de sangre (15 ml/kg peso) no ameriten la necesidad de un tratamiento de recuperación de la volemia.

La eventual necesidad de tratamiento dependerá de la evaluación clínica del paciente (pulso, frecuencia respiratoria, mucosas, estado general).

Pacientes con pérdidas de 30% o más de sangre requieren de una transfusión de sangre, o cuando menos de plasma o sustituto de plasma.

En términos generales se trata de recuperar hasta un 80-85% del volumen circulante normal. En otros términos, debe reponerse entre el 50 y el 75% de la sangre perdida; para lo cual uno se guía por la respuesta clínica del pulso en los animales (en el hombre es esencial monitorear la presión arterial y la presión venosa central (PVC).

En casos de shock se recomienda que el volumen de reposición esté constituido por no más de 1/3 por sangre y al menos 2/3 por una solución electrolítica buffer.

2 – Tratamiento de la deshidratación

En primer lugar debe evaluarse el grado de deshidratación estableciendo la pérdida de peso corporal producida.

–         Con pérdidas de 5.0 a 6.9% de peso, el estado general es satisfactorio y la piel es elástica y tibia;

–         Con pérdidas de 7.0 a 8.9% de peso, el estado general se encuentra afectado; hay exsicosis cutánea, hipotermia y oliguria; el animal todavía se mantiene en pié;

–         Con pérdidas de 9 a 10% o más, el estado general está muy alterado; hay exsicosis cutánea e hipotermia marcadas; ojos hundidos, córnea seca y anuria; el animal está postrado.

Los mejores parámetros para evaluar la severidad de la deshidratación son la medición del hematocrito y la proteína sérica total.

Por otro lado, simultáneamente con la evaluación de la deshidratación se recomienda estimar la osmolalidad sanguínea y cambios en los niveles de electrolitos séricos.

La hidratación debe considerar:

a)      la reposición de la pérdida producida de líquido;

b)      las pérdidas adicionales por producirse en las horas siguientes a la crisis de deshidratación (vómitos, diarrea, otros);

c)      las necesidades normales inmediatas de agua de mantenimiento del organismo.

En muchos casos esto puede implicar la necesidad de reponer en 24 horas hasta el doble de la cantidad perdida hasta el momento inicial de la evaluación del paciente. En casos leves puede usarse la vía oral para la reposición; en casos moderados se pueden combinar las vías oral y endovenosa; en casos graves debe usarse inicialmente sólo la vía endovenosa.

Ofrecemos las siguientes cifras como orientación para la cantidad de líquido que se requiere reponer según el nivel de deshidratación estimado por pérdida de peso:

Leve                Pérdida de 5.0 a 6.9 % – 50 ml por kg   – para 50 kg peso = 2.5 litros

Moderada        Pérdida de 7.0 a 8.9 % – 80 ml por kg   – para 50 kg peso = 4 litros

Grave              Pérdida de 10 %              – 100 ml por kg – para 50 kg peso = 5 litros

Muy grave       Perdida de 12 %              – 120 ml por kg – para 50 kg peso = 6 litros

Estas cantidades deben inyectarse en el lapso de 1 a 2 horas. Cantidades similares deberán administrarse en las siguientes 24 horas.

EQUILIBRIO HÍDRICO-ELECTROLITICO

1. BALANCE HIDRICO-ELECTROLITICO

Podemos considerar al organismo como formado por 2 compartimientos: el espacio intracelular (IC) y el espacio extracelular (EC). Ambos contienen agua con electrolitos y elementos orgánicos en estrecha interacción metabólica y en constante proceso de ajuste homeostático, incluyendo la neutralidad eléctrica proporcionada por una masa igual de cationes y de aniones en el organismo y la regulación ácido-base.

Los 2 compartimientos interactúan con todos los órganos pero fundamentalmente con el tubo gastrointestinal, y en segundo lugar con los aparatos urinario y respiratorio, para mantener la homeostasis interna.

El agua constituye en promedio un 60% en peso de todo el organismo. En animales delgados constituye un 70% y en animales muy gordos puede ser de tan sólo de 40%.

El agua contenida al interior del aparato digestivo es, en sentido estricto, extra-corporal. Sin embargo, en los animales no-herbívoros se suele incluir el agua del contenido digestivo dentro del espacio extracelular.

En los herbívoros es indispensable considerar aparte el contenido gastrointestinal por su gran volumen. En las vacas lecheras constituye aproximadamente el 50% del peso corporal y en los equinos un 40%. Por lo menos la mitad del contenido del compartimiento gastrointestinal está formado por agua, y juega un rol muy importante en el equilibrio hídrico-electrolítico y ácido-base del organismo, sobre todo de los rumiantes.

El espacio EC suele ser dividido en 2 compartimientos: el espacio intersticial (incluyendo la linfa) y el espacio intravascular. Su composición hídrico-electrolítica aproximada es la siguiente:

Prácticamente no existe proceso patológico en el que no estén afectados en algún grado, tanto el balance hídrico-electrolítico como el equilibrio ácido-base; alteraciones que, en muchos casos, son la causa de la muerte del enfermo.

2. PRESION OSMOTICA / PRESION HIDROSTATICA

Osmosis es el fenómeno fisicoquímico que se observa en soluciones en las cuales el solvente (como el agua, de moléculas pequeñas) pasa (o se difunde) a través de una membrana semipermeable, mientras que el soluto (de moléculas más grandes) no puede pasar. Iones de pequeño tamaño, como el sodio y el potasio, también pueden pasar o difundirse a través de membranas semipermeables.

En biología, son membranas semipermeables las membranas celulares, los endotelios capilares y los epitelios de diversos órganos, que permiten la difusión pasiva de agua y determinadas moléculas a través de ellas.

Cuando dos soluciones de diferente concentración de un soluto están separadas por una membrana semipermeable, el agua de la solución menos concentrada fluye (o se difunde) a través de la membrana hacia la solución más concentrada, hasta llegar a un punto de equilibrio en el cual las soluciones a ambos lados de la membrana tienen la misma concentración del soluto.

La fuerza física necesaria que se debe aplicar para evitar ese flujo o difusión, se llama presión osmótica. Cuando la fuerza que se aplica es mayor que la necesaria, se produce el fenómeno de osmosis inversa.

La presión osmótica depende del número de partículas de un soluto en solución, que se expresa en osmoles.

El osmol de una sustancia no disociable (como la dextrosa) equivale a su peso molecular expresado en gramos. Un osmol de una sustancia disociable (como el cloruro de sodio) equivale a su peso molecular en gramos dividido entre el Nº de partículas en que se disocia la molécula de dicha sustancia (ver más abajo).

La presión osmótica que ejercen las proteínas se denomina presión oncótica.

Presión hidrostática es la presión que ejerce un líquido dentro de un sistema cerrado. La presión hidrostática de la sangre es la fuerza que ésta ejerce sobre las paredes de los vasos sanguíneos, a la que se suma la presión sistólica; ambas permiten que la sangre circule en una gradiente de presiones en el circuito circulatorio, que se inicia en el corazón, pasa por la arterias, capilares y venas para regresar al corazón. En el circuito circulatorio, la presión arterial es, en buena cuenta, un componente de la presión hidrostática; sin embargo, en la microcirculación, la presión capilar es eminentemente hidrostática.

A nivel de la microcirculación, tanto al interior de los capilares como fuera de éstos, encontramos fuerzas antagónicas de presión hidrostática y presión osmótica.

Dado que las proteínas permanecen confinadas al interior de los capilares, ellas ejercen la única fuerza osmótica efectiva que se opone a la salida de agua hacia el espacio intersticial.

El equilibrio de estas fuerzas (equilibrio de Starling), es el determinante de la distribución estable del líquido entre el espacio intravascular y el espacio intersticial, en una relación de 1:3.

El aumento de la presión hidrostática y/o la disminución de la presión oncótica de las proteínas séricas constituyen la causa más frecuente de la formación de edemas.

Se estima que la presión hidrostática arteriolar en la microcirculación es de 30 mm Hg, contrarrestada por una presión hidrostática tisular de unos 8 mm Hg, dejando un balance favorable de 22 mm Hg para la filtración. Al mismo tiempo se presenta una correlación antagónica de fuerzas coloido-osmóticas: unos 25 mm Hg en el plasma que tratan de mantener el agua dentro del lecho vascular mientras que unos 10 mm Hg en los tejidos favorecen la filtración. Como consecuencia tenemos una presión osmótica diferencial de 15 mm Hg a favor del plasma. Por consiguiente, la presión neta de filtración sería la diferencia entre 22 y 15 = 7 mm Hg que permite un desplazamiento de líquidos desde el lecho capilar hacia el espacio intersticial.

Esta situación se revierte a medida que la sangre avanza por los capilares venosos, donde la presión hidrostática es de apenas unos 17 mm Hg; y siendo la presión hidrostática tisular de 8 mm Hg, tenemos una presión a favor de la filtración de 17 – 8 = 9 mm Hg. Por otro lado, hay 15 mm Hg de diferencia entre la presión coloido-osmótica del plasma (25 mm Hg) y la de los tejidos (10 mm Hg) que trabajan en contra de la filtración; y por consiguiente tenemos un presión neta a favor de la reabsorción de líquido de 15 – 9 = 6 mm Hg.

Como hemos visto, hay 7 mm Hg de presión que favorecen la filtración, contra 6 mm Hg que favorecen la reabsorción. Esta situación favorecería el desarrollo de edema, lo cual no ocurre por la intervención de los vasos linfáticos, que asumen la reabsorción del mm restante.

La recuperación de líquido vía linfática juega un mayor rol a nivel pulmonar que en el resto del organismo, y es fundamental para evitar el desarrollo de edema pulmonar.

3. MEDICION DE LA CONCENTRACION DE SOLUTOS

La tendencia es a expresar las mediciones de diversos solutos según las normas del Sistema Internacional de Unidades; sin embargo su uso en la clínica no se ha generalizado y se utilizan combinaciones de diversas medidas.

a) Concentración en mg/dL – Es el peso físico de una sustancia, expresada en miligramos presente en 100 mL de una solución.

b)Mol – Es la concentración de un soluto (su peso molecular en gramos en un litro de solución). Por lo tanto un mmol es la milésima parte de un mol.

c) Equivalentes por litro. Equivale a la osmolaridad pero sólo de electrolitos (peso de un ion en g/L dividido entre la valencia). Usualmente se expresa en miliequivalentes por litro de solución (mEq/L) que equivale al peso del ion en mg/valencia, por litro.

En el caso de iones monovalentes, un equivalente (1 Eq) es igual a un mol; por ejemplo, 1 Eq de bicarbonato (- HCO3) es igual a 1 mol, vale decir 61 g/L.

Para iones de valencia múltiple, un equivalente ( 1 Eq) es igual a su peso molecular en gramos dividido entre la valencia; por ejemplo, 1 Eq de sulfato (SO4–) es igual a su peso molecular en gramos (96 g) dividido entre dos (valencia 2); es decir que un Eq de sulfato es igual a 48 g/L (96/2).

Las partículas con carga positiva se denominan cationes y aquellas con carga negativa se llaman aniones.

Para mantener la neutralidad eléctrica de los fluidos orgánicos se requiere que éstos contengan la misma cantidad de mEq cationes como de aniones en solución.

d) Osmolaridad se refiere a la concentración de una sustancia osmóticamente activa (su peso molecular en gramos/Nº de partículas en que se disocia) por litro de la solución final. Se expresa en osmoles o miliosmoles.

e) Osmolalidad igual que la anterior, pero por kilo de solvente (agua). También se expresa en osmoles o miliosmoles (mOsm).

La actividad osmótica depende de la osmolalidad, pero en la práctica, y debido a que las soluciones biológicas son muy poco concentradas (excepto las de proteínas), la diferencia entre osmolaridad y osmolalidad es muy pequeña y ambos términos se utilizan de manera indistinta.

Ejemplos:

Glucosa

La glucosa no forma iones; su peso molecular es de180 g = Un mol/L

Un mmol de glucosa – 0.18 g/L = Un mOsm

Cloruro de sodio en solución

Un mol de Cl– Na+ – 58.44 g de ClNa/L Un mmol ClNa – 0.0 58 g/L = 2 mOsm

Un mmol de Cl־ – 0.0355 g/L = Un mEq/L = 1 mOsm/kg

Un mmol de Na+ = 0.023 g/L = Un mEq/L = 1 mOsm/kg

Bicarbonato de sodio en solución

Un mol de Na+ HCO3־ – 84 g de NaHCO3/L. Un mmol – 0.084 g/L = 2 mOsm

Un mmol de HCO3־ – 0.061 g/L = Un mEq/L = Un mOsm/kg

Un mmol de Na+           – 0.023 g/L = Un mEq/L = Un mOsm/kg

Cloruro de magnesio en solución

Un mol de Mg ⁺⁺Cl2־ – 95.2 g de MgCl2/L. Un mmol – 0.095 g/L = 3 mOsm

Dos mmol de Cl־ – 0.071 g/L = 2 mEq/L (c/u = 0.0355 g/L) = 2 mOsm/kg

Un mmol de Mg⁺⁺     – 0.024 g/L = 2 mEq/L (c/u = 0.012 g/L) = 1 mOsm/kg

Las mediciones en los fluidos orgánicos se complican porque, entre otras cosas, no todos los solutos electrolíticos se disocian de igual forma; así, la molaridad del suero sanguíneo difiere de su molalidad debido al elevado volumen específico de las proteínas que contiene.

El agua se desplaza libremente a través de las membranas celulares para mantener el equilibrio osmótico entre el líquido intracelular (LIC) y el líquido extracelular (LEC).

Como ya vimos arriba, la concentración de los diferentes solutos varía entre el LIC y el LEC por diferencias en su permeabilidad a través de las membranas celulares y por la presencia en éstas de bombas de transporte activo, de manera que la osmolalidad aumenta en casos de deshidratación. El aumento de la osmolalidad sérica (que depende del sodio) estimula la secreción de hormona antidiurética (ADH).

4. EQUILIBRIO ELECTROLITICO

Los electrolitos forman parte de los sistemas homeostáticos, siendo responsables de mantener la volemia, la neutralidad eléctrica y un pH de neutralidad biológica en el organismo dentro de ciertos límites estrechos compatible con la vida.

El equilibrio hídrico-electrolítico es regulado coordinadamente por la intervención de los riñones, del sistema renina-angiotensina, las adrenales, del hipotálamo, así como de receptores y hormonas cardio-vasculares, y la participación del sistema nervioso autónomo (SNA).

El SODIO, siendo el principal catión del espacio extracelular (EC), juega un rol central en la regulación de su volumen. Su exceso causa una expansión del volumen y su déficit su reducción. En la mayoría de los casos estos cambios no afectan al espacio intracelular (IC, cuyo catión principal es el potasio y cuya concentración en el espacio IC permanece generalmente constante.

Una disminución del volumen circulante por déficit de sodio reduce el retorno venoso, el gasto cardiaco y la presión arterial.

Disminuciones del volumen y de la presión son detectados por sensores existentes en el sistema cardiovascular y los riñones, que favorecen una respuesta simpática de vasoconstricción, mejor capacidad de contracción del corazón y elevación de la frecuencia cardiaca. Se activa el sistema renina-angiotensina, que conduce a una mayor producción de aldosterona por la corteza adrenal. La aldosterona actúa sobre los túbulos renales elevando la reabsorción renal del sodio y tendiendo así a normalizar el volumen circulante.

Otro mecanismo de regulación tiene que ver con aumento de la osmolalidad sérica (que depende del sodio) que estimula la secreción de hormona antidiurética (ADH) y retiene agua. Si la osmolalidad del plasma disminuye, la detecta el hipotálamo, el cual inhibe la secreción de la hormona antidiurética (ADH) para favorecer la diuresis.

En el equilibrio electrolítico del organismo intervienen otros iones:

·        En el espacio extracelular, el sodio como catión y el cloro como anión

·        En el espacio intracelular, el potasio y el magnesio como cationes y el sistema buffer como aniones

·        En los huesos, el calcio como catión y como aniones fosfato y carbonato

Existe una estrecha relación entre el equilibrio electrolítico y equilibrio ácido-básico, por lo que resulta mejor discutirlos en el siguiente acápite.

EQUILIBRIO ACIDO-BASE

Como ya dijimos anteriormente, existe una estrecha relación entre el equilibrio electrolítico y el equilibrio ácido-base, siendo su interacción fundamental para la homeostasis del medio interno.

El elemento central en el equilibrio ácido-base es el catión HIDROGENO, cuya concentración en el líquido EC es muy baja (unos 40 nmol/L). Si se eleva por encima de ciertos márgenes muy estrechos, se afectan procesos biológicos vitales.

Su concentración se establece en la práctica midiendo el pH de la sangre. Si el hidrógeno aumenta, baja el pH; si el hidrógeno disminuye, sube el pH.

Como se puede apreciar, el pH de neutralidad biológica de la sangre del hombre y de los animales es ligeramente alcalino:

Valores normales   Hombre     Equino Bovino     Porcino    Canino      Felino   _

pH en sangre            7.35-7.45   7.32-7.44   7.35-7.50       7.39      7.31-7.42 7.24-7.40

Cuando el pH sanguíneo está por debajo de estos valores, hablamos de acidemia; y si están por encima, hablamos de alcalemia.

Los cuadros clínicos de acidosis son evidentes con pH 7.1 o menos; y de alcalosis con          pH 7.7 o más.

En el hombre valores por debajo de 6.8 o encima de 7.8 son incompatibles con la vida.

En la regulación del equilibrio ácido-base, y por tanto de la concentración de hidrógeno, intervienen:

·        El sistema buffer extracelular, formado por bicarbonato (HCO3־/H2CO3), fosfato (HPO4־־/H2PO4) y proteínas

·        El sistema buffer intracelular, formado por proteínas y fosfatos

·        El intercambio gaseoso pulmonar, con la intervención de la hemoglobina en los glóbulos rojos circulantes

·        La regulación renal de los electrolitos (eliminación de hidrógeno)

Los sistemas buffer permiten que la concentración del hidrógeno se mantenga dentro de límites muy estrechos. Están formados por un ácido de débil disociación y la sal de dicho ácido.

El sistema bicarbonato opera de la siguiente manera:

CO2 + H2O         H2CO3            H⁺ +   HCO3־

El CO2 producido por el organismo se combina con el agua formando ácido carbónico con la intervención de la anhidrasa carbónica contenida en los eritrocitos.

Los excedentes de hidrogeniones son mayormente captados por la hemoglobina y con la formación de bicarbonato:

H2CO3   +   Hb־ HHb   +   HCO3 ־

El bicarbonato pasa a la sangre a cambio de un ión cloro del plasma que ingresa al eritrocito. El HCO3 ־ – como bicarbonato – es transportado a los alvéolos pulmonares.

En los alvéolos la Hb capta oxígeno (O2) y libera el H⁺; éste se combina con el HCO3־ y se forma H2CO3  que luego se disocia en CO2 y H2O. El CO2 es eliminado (       ) a través de la pared alveolar:

{ HbO2 , H+ } …… H+ + HCO3 ־ H2CO3     =   CO2 +  H2O

El pH del plasma es determinado por la relación bicarbonato : ácido carbónico. Para ello basta calcular la tensión del CO2 en la sangre (p CO2); este valor se multiplica por el factor 0.03 – factor de solubilidad del CO2 en el plasma, a fin de obtener la concentración de ácido carbónico en éste.

Cuando hay problemas respiratorios, la regulación del balance ácido-base se lleva a cabo en los riñones mediante alteraciones en la retención o eliminación de iones hidrógeno o de bicarbonato.

1. ACIDOSIS

Brecha aniónica

El concepto de “brecha aniónica” fue introducido en medicina humana para facilitar el diagnóstico de ciertas formas de acidosis metabólica.

En el equilibrio aniónico/catiónico, intervienen como aniones el cloro (Cl ־), el bicarbonato (HCO3 ־) y otros cuya concentración en la sangre es difícil de medir. La suma de estos otros aniones, cuya concentración se calcula indirectamente, constituyen la “brecha aniónica”.

Como cationes intervienen el Na+ y el K+.

Tenemos entonces casos de acidosis metabólica con brecha aniónica normal o baja, y casos de acidosis metabólica con brecha aniónica elevada.

La brecha aniónica (BA), en mEq/L, se calcula con la siguiente fórmula:

BA mEq/L = [Na+ (mmol/L) + K+ (mmol/L] – [HCO3 ־ mmol/L + Cl ־ mmol/L]

En este caso, siendo todos los iones monovalentes, un mmol es igual a un mEq.

1- a. ACIDOSIS METABOLICA

En la especie humana se define como acidosis metabólica cuando la concentración plasmática del bicarbonato (HCO3 ־) está por debajo de 20 mmol/L.

La acidosis metabólica se puede presentar en algunas de las siguientes circunstancias:

a)      Pérdida de bicarbonato (exceso relativo de H+) – por ejemplo en diarrea

b)      Ganancia de H+ – por ejemplo cetoacidosis, acidosis ruminal

c)      Retención renal de H+ – en insuficiencia renal

Causas de acidosis metabólica, según su brecha aniónica:

a)      Acidosis metabólica asociada con brecha aniónica elevada (>16 mEq/L de BA):

·        Cetosis

·        Acidosis ruminal

·        Acidosis muscular (con hiperkalemia)

·        Insuficiencia renal (aguda y crónica)

·        Shock

b)      Acidosis metabólica con brecha aniónica normal e hipercloremia:

(1) Con hipokalemia:

·        Diarrea

·        Vómito crónico

·        Uso de diuréticos inhibidores de anhidrasa carbónica (acetazolamida)

(2) Con hiperkalemia:

·        Uremia inicial

Desviaciones – Las desviaciones en la concentración sérica de los electrolitos, como el Na+, K+ y Cl ־, que se observan en la acidosis, no siempre se expresan de la forma indicada arriba, pudiendo incluso invertirse según las circunstancias patológico-clínicas. Por ejemplo, en los casos de acidosis con hiperkalemia, si se corrige la acidemia, el K+ extracelular regresa a las células y precipita un estado de hipokalemia. De aquí que hay que tener mucho cuidado si se pretende hacer una corrección de posibles desbalances electrolíticos en un animal enfermo; en todo caso, éste requerirá de un monitoreo frecuente de los valores séricos de los electrolitos.

Mecanismos de compensación – Frente al incremento sérico en iones H+ interviene el sistema buffer extracelular (bicarbonato), el cual se va agotando mientras aumenta la formación de CO2. Los quimiorreceptores centrales y periféricos que controlan la respiración, detectan la caída del pH e inducen una estimulación de la respiración mediante la cual se tiende a eliminar el exceso de CO2. La mayor eliminación del CO2 suele conducir a una concomitante alcalosis respiratoria de compensación.

Un 2º mecanismo de compensación son los sistemas buffer renales (como HPO4 ־), con excreción de H+ y regeneración sérica de bicarbonato.

Un 3er mecanismo serían los sistemas buffer intracelulares y de los huesos.

1-b. ACIDOSIS RESPIRATORIA

La acidosis respiratoria consiste en una deficiente captación alveolar de oxígeno, con retención sérica de CO2 (p CO2 > 45 mm Hg).

Las principales causas de acidosis respiratoria son las siguientes:

a)      estenosis de vías respiratorias

b)      edema pulmonar, neumonía y pleuroneumonía

c)      enfisema pulmonar y enfermedad pulmonar obstructiva crónica en equinos

d)      depresión del centro respiratorio por trauma o enfermedades cerebrales

e)      meteorismo ruminal o meteorismo del ciego y colon en equinos

El mecanismo de compensación se inicia al incrementarse la pCO2 en la sangre, la cual activa la intervención del sistema buffer con retención renal de bicarbonato (causando alcalosis metabólica si el proceso causante excede los 2-3 días de duración).

SIGNOS GENERAL DE ACIDOSIS

Polípnea, poliuria (cuando hay excreción de ácidos), anorexia, debilidad, sopor.

2 – ALCALOSIS

2-a. ALCALOSIS METABOLICA

En humanos se define como alcalosis metabólica si la concentración plasmática del bicarbonato (HCO3 ־) está por encima de 33 mmol/L.

Las principales causas de alcalosis metabólica son las siguientes:

a) Vómito agudo de contenido gástrico (animales menores)

b) Secuestro de líquidos ricos en cloro, como en desplazamiento o torsión de   abomasum, o torsión del ciego (ver mas abajo alcalosis metabólica con aciduria paradójica)

c) Pruebas de resistencia en equinos

La alcalosis metabólica se compensa con bradípnea, la cual eleva la p CO2; es decir, causando una acidosis respiratoria. En segundo lugar intervienen mecanismos compensatorios a nivel renal, con eliminación de bicarbonato y retención de ácidos.

Alcalosis metabólica con aciduria paradójica

A diferencia de lo que ocurre en la mayoría de las alcalosis metabólicas, en las cuales hay excreción de bicarbonato y por lo tanto de orina alcalina, las condiciones en las se produce un secuestro de líquido al interior de vísceras gastrointestinales y en algunas otras, hay excreción de ácidos y por lo tanto la orina es ácida; condición a la que se denomina “aciduria paradójica”. Para explicar este fenómeno hay que entender que en el equilibrio ácido-base intervienen también los cationes y aniones para mantener la neutralidad eléctrica del sistema.

En el caso de los secuestros digestivos ocurren los siguientes cambios:

·        Desplazamiento de H+y Cl – de la sangre hacia el secuestro

·        Los iones Na+ y HCO3 – permanecen en la sangre

·        El resultado es alcalosis e hipocloremia, para compensar esto à

·        Se desplaza H+ de las células al espacio extracelular para neutralizar la alcalosis, y en compensación K+ extracelular entra a las células causando hipokalemia

·        Como también hay deshidratación, cae la presión sanguínea; y en respuesta à

·        Hay reabsorción renal de Na+ (140 mEq/L) con Cl – (sólo 60 mEq/L disponibles debido a la hipocloremia)

·        Para mantener el equilibrio eléctrico, y al no disponerse de más aniones para compensar la reabsorción del Na+, el organismo debe devolver a la orina la diferencia de 80 mEq/L en cationes; que lo haría normalmente con el catión K+, pero no puede porque hay hipokalemia severa. Por consiguiente excreta H+, para favorecer la máxima reabsorción posible de Na+, lo que causa à ACIDURIA.

En otras formas de aciduria paradójica, el proceso puede variar en algunos aspectos, pero el resultado final será el mismo.

2-b. ALCALOSIS RESPIRATORIA

El incremento en la actividad respiratoria, no existiendo problemas patológico-clínicos respiratorios, conduce a una mayor pérdida de CO2 y caída en la p CO2  (< 35 mm Hg).

Es causada por hiperventilación por estimulación del centro respiratorio. El origen puede ser:

·        dolor o ansiedad neurológica

·        compensación por stress por calor (evaporación respiratoria)

·        anemia

·        insuficiencia cardiaca.

La alcalosis respiratoria es compensada con una acidosis metabólica, con la eliminación renal de bicarbonato y retención de ácidos.

SIGNOS GENERALES DE ALCALOSIS

Anorexia, debilidad, sopor, temblores musculares y convulsiones.

3 – DESBALANCES MIXTOS

Se presentan situaciones en que pueden coexistir acidosis y alcalosis metabólica; y que una, y a veces ambas, puedan coexistir ya sea con acidosis o con alcalosis respiratoria. Estos trastornos suelen pasar desapercibidos para el clínico.

Los más frecuentes desbalances mixtos son los siguientes:

·        insuficiencia cardiaca (alcalosis respiratoria) + insuficiencia renal (acidosis metabólica)

·        insuficiencia cardiaca (alcalosis respiratoria) + vómito (alcalosis metabólica)

·        insuficiencia respiratoria (acidosis respiratoria) + anoxia tisular (acidosis metabólica)

·        neumonía (acidosis respiratoria) + vómito (alcalosis metabólica)

·        insuficiencia renal (acidosis metabólica) + vómito (alcalosis metabólica)

·        diarrea (acidosis metabólica) + vómito (alcalosis metabólica)

·        shock (acidosis metabólica) + hiperventilación (alcalosis respiratoria)

La evaluación de posibles casos mixtos debe tomar en cuenta que en muchos de ellos se neutralizan las alteraciones de ciertos valores séricos, dando una falsa impresión de normalidad. En otros casos hay cambios en las concentraciones séricas de sodio y cloro, y otros factores; así como también respuestas imprevistas en pH o concentración de bicarbonato y p CO2 .

4 – ESQUEMA DE REGULACION DEL EQUILIBRIO ACIDO-BASE

En función del sistema buffer bicarbonato.

Aplicando la ecuación de Henderson-Hasselbalch tenemos:

                         HCO3 ־             Base          Función renal

pH = 6.1 + log ——————- = ———— = ———————-

                     p CO2 x 0.03         Acido          F. respiratoria

Valores normales en términos de mEq/L

El valor normal de HCO3 ־ es de 27 mEq/L ;

1 mEq/L de HCO3 ־ = 61 mg (de H2CO3 = 62 mg)

El valor normal de p CO2  es de 45 mm Hg;

45 mm Hg de p CO2 equivalen a = 1.35 mEq/L de H2CO3

La relación normal base/ácido = 27/1.35 (o 20/1) = pH 7.4

Acidosis metabólica

La relación típica que se encuentra es de 20/1.35 = pH 7.1

Compensación RESP – eliminar CO2 = baja 1.35 a 1.0 (relación 20/1) = pH 7.4

Acidosis respiratoria

La relación típica es de 27/3 = pH 7.1

Compensación RENAL – retener HCO3 ־ = eleva 27 a 60 = 60/3 (20/1) = pH 7.4

Alcalosis metabólica

La relación típica es de 30/1.35 = pH 7.7

Compensación RESP – retener CO2 = eleva 1.35 a 1.5 = 30/1.5 (20/1) = pH 7.4

Alcalosis respiratoria

La relación típica es 27/1 = pH 7.7

Compensación RENAL – eliminar HCO3־ = baja 27 a 20 = 20/1 = pH 7.4

5 – TRATAMIENTO DE LOS DESEQUILIBRIOS ACIDO-BASE

Sea cual fuese el desequilibrio detectado, la terapia deberá ser orientada en primer lugar a corregir la causa y sólo en segundo lugar a corregir el desequilibrio.

·        En términos generales, la acidosis metabólica se controla con 0.5 g de bicarbonato por kg/peso vivo, administrados de preferencia por vía EV en solución al 7.5%. Tener presente que no es necesario ni conveniente restituir completamente el pH a su valor fisiológico normal.

·        La alcalosis respiratoria usualmente es compensatoria; no requiere tratamiento.

·        La alcalosis metabólica raras veces necesita tratamiento.

·        La alcalosis por vómito se trata controlando el vómito y recuperando la volemia.

·        La alcalosis con hipocloremia e hipokalemia (p.e. desplazamiento de abomasum) requiere el uso de soluciones de cloruros de sodio y de potasio.

DIFERENCIA CATIONICO-ANIONICA DE LA DIETA

En 1983 Stewart estableció que la ecuación Henderson-Hasselbalch no era suficiente para establecer el balance ácido-base, y que era necesario incluir el balance de “iones fuertes”, los cuales pueden influenciar la concentración de hidrogeniones. Para tal efecto se calcula la “diferencia catiónico-aniónica de la dieta” (DCAD).

Los cationes importantes en la dieta son: sodio, potasio, calcio y magnesio. Estos cationes causan alcalosis metabólica.

Los aniones importantes son: cloro, sulfato y fosfato, que causan acidosis metabólica.

Para calcular la DCAD se han propuesto varias fórmulas, de las cuales la siguiente ha sido reconocida como la fórmula estandar por la mayoría de los nutricionistas y por el NRC (2001):      DCAD (mEq/kg MS) = (Na⁺ + K⁺ ) – (Cl־ + S־־ )

Las raciones de las vacas en el período de preparto suelen contener un exceso de cationes del orden de (+)200 a (+)300 mEq/kg de MS por su alto contenido en forrajes, ricos en cationes.

La preocupación por este exceso de cationes proviene del hecho que ellas inducen una alta incidencia de paresia puerperal y de hipocalcemia subclínica. Estas incidencia se puede corregir poco con manipulación de la dieta y sí substancialmente con la adición a ella de sales aniónicas o de ácidos en una matriz orgánica, hasta lograr un DCAD de     (-)100 mEq hasta (-)200 mEq

El monitoreo del DCAD se lleva a cabo fácilmente midiendo el pH de la orina. Típicamente las vacas con un DCAD de (+)100 a (+)300 mEq tienen un pH de 8.0.

Para que la adición de aniones sea efectiva, el pH de la orina debe bajar a 6.0 – 7.0 .

Este programa debe ir acompañado de ajustes nutricionales en el contenido de magnesio, calcio y azufre en la ración.

Cálculo de la DCAD:

Si el programa de balanceo de raciones proporciona la concentración porcentual de los diversos iones presentes, modificar los datos a gramos por kg de MS.

Estos valores se transforman en mEq de la siguiente manera:

(g Na/0.023 + g K/0.039) – (g Cl/0.035) + g S/0.016), donde los denominadores son el resultado de dividir el peso atómico entre (la valencia x 1000).

PA       Val

Sodio (Na)      23.0      1

Potasio (K)      39.1      1

Cloro (Cl)        35.5      1

Azufre (S)        32.1      2

Otra aplicación nutricional de la DCAD es modificar el valor de (-) 100 mEq/kg MS en raciones ricas en granos en vacas de alta producción a (+) 200, mediante la adición de bicarbonato de sodio. Se consigue elevar la producción de leche y grasa y reducir la incidencia de acidosis ruminal y otros problemas metabólicos.

Efectos favorables se obtienen también en equinos para evitar las secuelas de sobrecarga de granos en la ración, y para mejor el rendimiento en caballos de carrera. Y en cerdos para reducir la incidencia y severidad de las úlceras gástricas.