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Compartimientos del liquido corporal: líquidos extracelular e
intracelular; edema
El mantenimiento de un volumen relativamente constante y de una composición estable de los líquidos corporales es esencial para la homeostasis. Algunos de los problemas más comunes e importantes que aparecen en la medicina clínica se deben a anomalías en los sistemas de control que mantienen la constancia relativa de los líquidos corporales. LA INGESTIÓN Y LA PÉRDIDA DE LÍQUIDO ESTÁN EQUILIBRADAS DURANTE LAS SITUACIONES ESTABLES Resulta llamativa la relativa constancia de los líquidos corporales ya que hay un intercambio continuo de líquido y solutos con el ambiente externo, así como dentro de los diferentes compartimientos del cuerpo. Por ejemplo, hay una ingestión muy variable de líquido que debe equipararse cuidadosamente con una salida igual de agua para evitar que aumenten o disminuyan los volúmenes corporales de líquido. INGESTIÓN DIARIA DE AGUA El agua ingresa en el cuerpo a través de dos fuentes principales: 1) se ingiere en forma de líquidos o de agua de los alimentos, que juntos suponen alrededor de 2.100 ml/día de líquidos corporales, y 2) se sintetiza en el cuerpo por la oxidación de los hidratos de carbono, en una cantidad de unos 200 ml/día. Estos mecanismos proporcionan un ingreso total de agua de unos 2.300 ml/día. Sin embargo, la ingestión de agua es muy variable entre las diferentes personas e incluso en la misma persona en diferentes días en función del clima, los hábitos e incluso el grado de actividad física. PÉRDIDA DIARIA DE AGUA CORPORAL Pérdida insensible de agua. Los seres humanos experimentan una pérdida continua de agua por evaporación de las vías aéreas y por difusión a través de la piel, y en conjunto son responsables de alrededor de 700 ml/día de pérdida de agua en condiciones normales. A esto se le denomina pérdida insensible de agua porque no somos conscientes de ella. Pérdida de líquido en el sudor. La cantidad de agua perdida por el sudor es muy variable dependiendo de la actividad física y de la temperatura ambiental. El volumen de sudor es normalmente de unos 100 ml/día, pero en un clima muy cálido o durante el ejercicio intenso, la pérdida de líquidos en el sudor aumenta en ocasiones a 1-2 1/h. Pérdida de agua en las heces. Solo se pierde normalmente una pequeña cantidad de agua (100 ml/día) en las heces. Esta pérdida puede aumentar a varios litros al día en personas con diarrea intensa. Pérdida de agua por los riñones. El resto del agua perdida se excreta en la orina por los riñones. Múltiples mecanismos controlan la intensidad de la producción de orina. De hecho, el medio más importante por el que el cuerpo mantiene un
equilibrio entre los ingresos y las pérdidas, así como el equilibrio entre el ingreso y la salida de la mayoría de los electrólitos en el cuerpo, es controlando la intensidad con la que los riñones excretan estas sustancias. COMPARTIMIENTOS DEL LIQUIDO CORPORAL El líquido corporal total se distribuye sobre todo entre dos compartimientos: el líquido extracelular y el líquido intracelular. El líquido extracelular se divide en el líquido intersticial y el plasma sanguíneo. Existe otro pequeño compartimiento de líquido que se denomina líquido transcelular. Este compartimiento comprende el líquido de los espacios sinovial, peritoneal, pericárdico e intracelular, así como el líquido cefalorraquídeo. En un hombre adulto de 70 kg, el agua corporal total representa alrededor del 60% del peso corporal (unos 42 1). Este porcentaje depende de la edad, el sexo y el grado de obesidad. A medida que una persona envejece, el porcentaje de agua corporal total que es líquido se reduce gradualmente. Debido a que las mujeres tienen normalmente un mayor porcentaje de grasa corporal que los hombres, sus promedios totales de agua en el organismo son aproximadamente de un 50% del peso corporal. En bebés prematuros y neonatos, el agua total en el organismo está situada en el 70-75% del peso corporal. COMPARTIMIENTO DEL LÍQUIDO INTRACELULAR Unos 28 de los 421 de líquido corporal están contenidos de los 100 billones de células y se les denomina en conjunto líquido intracelular. Por tanto, el líquido intracelular constituye alrededor del 40% del peso corporal total en una persona «media». COMPARTIMIENTO DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR Todos los líquidos del exterior de las células se denominan en conjunto líquido extracelular y constituyen alrededor del 20% del peso corporal, o unos 141 en un hombre adulto de 70 kg. Los dos compartimientos más grandes del líquido extracelular son el líquido intersticial, que supone hasta más de tres cuartas partes (11 1) del líquido extracelular, y el plasma, que supone casi una cuarta parte del líquido extracelular o unos 3 l. VOLUMEN SANGUÍNEO La sangre contiene líquido extracelular (el líquido del plasma) y líquido intracelular (el líquido de los eritrocitos). El volumen sanguíneo medio de los adultos es de alrededor del 7% del peso corporal (unos 5 1). Alrededor del 60% de la sangre es plasma y el 40% son eritrocitos, pero estos porcentajes pueden variar considerablemente en diferentes personas dependiendo del sexo, el peso y otros factores. Hematocrito (volumen del conjunto de los eritrocitos). El hematocrito es la fracción de la sangre compuesta de eritrocitos, lo que se determina centrifugando la
Cálculo del volumen intracelular. El volumen intracelular no puede medirse directamente. Pero puede calcularse como: Volumen intracelular= Agua corporal total-Volumen extracelular Medida del volumen de plasma. Una de las sustancias más usadas para medir el volumen de plasma es la albúmina sérica marcada con yodo radiactivo (1251-albúmina). Además pueden usarse colorantes que se unen ávidamente a las proteínas plasmáticas, como el colorante azul de Evans (también llamado T-1824) para medir el volumen de plasma. Cálculo del volumen de líquido intersticial. El volumen de líquido intersticial no puede medirse directamente, pero puede calcularse como sigue: Volumen de líquido intersticial = Volumen de líquido extracelular -Volumen de plasma Medida del volumen sanguíneo. Si se mide el volumen de plasma usando los métodos descritos, también puede calcularse el volumen de la sangre si conocemos el hematocrito (la fracción del volumen total de sangre compuesta de células). PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA ÓSMOSIS Y LA PRESIÓN OSMÓTICA Debido a que las membranas celulares son relativamente impermeables a la mayoría de los solutos pero muy permeables al agua (es decir, son permeables selectivamente), donde quiera que haya una mayor concentración de soluto a un lado de la membrana celular, el agua se difundirá a través de la membrana hacia la región de mayor concentración de soluto. La velocidad de la difusión del agua se denomina velocidad de la ósmosis. Osmolalidad y osmolaridad. La concentración osmolal de una solución se denomina osmolalidad cuando la concentración se expresa en osmoles por kilogramo de agua; se llama osmolaridad cuando se expresa en osmoles por litro de solución. Cálculo de la osmolaridad y de la presión osmótica de una solución. Utilizando la ley de van't Hoff, podemos calcular la posible presión osmótica de una solución suponiendo que la membrana celular es impermeable al soluto. Osmolaridad de los líquidos corporales. Alrededor del 80% de la osmolaridad total del líquido intersticial y del plasma se debe a los iones sodio y cloro, mientras que en el líquido intracelular, casi la mitad de la osmolaridad se debe a los iones potasio, y el resto se divide entre muchas otras sustancias intracelulares.
EL EQUILIBRIO OSMÓTICO SE MANTIENE ENTRE LOS LÍQUIDOS
INTRACELULAR Y EXTRACELULAR
Pueden aparecer grandes presiones osmóticas a través de la membrana celular con cambios relativamente pequeños en las concentraciones de solutos en el líquido extracelular. Por cada miliosmol de gradiente de concentración de un soluto no difusible (uno que no atravesará la membrana celular) se ejercen unos 19,3 mmHg de presión osmótica a través de la membrana celular. Si la membrana celular se expone a agua pura y la osmolaridad del líquido intracelular es de 282 mOsm/l, la posible presión osmótica que puede producirse a través de la membrana celular supera 5.400 mmHg. Líquidos isotónicos, hipotónicos e hipertónicos. Si una célula se coloca en una solución de solutos no difusibles con una osmolaridad de 282 mOsm/l, las células no se encogerán ni hincharán porque la concentración de agua en los líquidos extracelular e intracelular es igual y los solutos no pueden entrar ni salir de la célula. Se dice que este tipo de solución es isotónica porque ni encoge ni hincha las células. Ejemplos de soluciones isotónicas son la solución de cloruro de sodio al 0,9% o la solución de glucosa al 5%. Líquidos isoosmóticos, hiperosmóticos e hipoosmóticos. Los términos isotónico, hipotónico e hipertónico se refieren a si las soluciones provocarán un cambio en el volumen celular. Las soluciones que poseen una osmolaridad igual a la de la célula se llaman isoosmóticas, sin importar si el soluto puede o no atravesar la membrana celular. Los términos hiperosmótico e hipoosmótico se refieren a soluciones que tienen una osmolaridad mayor o inferior, respectivamente, que el líquido extracelular normal, sin importar si el soluto puede o no atravesar la membrana celular. El equilibrio osmótico entre los líquidos intracelular y extracelular se alcanza con rapidez. La transferencia de líquido a través de la membrana celular es tan rápida que cualquier diferencia en la osmolaridad entre los dos compartimientos se corrige en segundos o, como mucho, en minutos. VOLUMEN Y OSMOLALIDAD DE LOS LÍQUIDOS INTRACELULAR Y EXTRACELULAR EN ESTADOS ANORMALES Algunos de los factores que pueden hacer que los volúmenes extracelular e intracelular cambien son el exceso de ingestión o de retención renal de agua, la deshidratación, la infusión intravenosa de diferentes tipos de soluciones, la pérdida de grandes cantidades de líquido por el aparato digestivo y la pérdida de cantidades anormales de líquido a través del sudor o de los riñones. Pueden calcularse los cambios en los volúmenes de líquido extracelular e intracelular y los tipos de tratamiento que deben instaurarse teniendo en cuenta los principios básicos: l. El agua se mueve rápidamente a través de las membranas celulares.
No obstante, puede producirse una hipernatremia grave en pacientes con lesiones en el hipotálamo que alteren su sensación de sed, en lactantes que puedan no tener un acceso fácil al agua o en ancianos con un estado mental alterado, o en personas con diabetes insípida. EDEMA: EXCESO DE LIQUIDO EN LOS TEJIDOS El edema se refiere a la presencia de un exceso de líquido en los tejidos corporales. En la mayoría de los casos el edema aparece sobre todo en el compartimiento de líquido extracelular, pero puede afectar también al líquido intracelular. EDEMA INTRACELULAR Tres procesos causan especialmente tumefacción o edema intracelular: 1) la hiponatremia, según se ha comentado anteriormente; 2) la depresión de los sistemas metabólicos de los tejidos, y 3) la falta de una nutrición celular adecuada. Por ejemplo, cuando se reduce el flujo sanguíneo a un tejido, el reparto de oxígeno y nutrientes se reduce. El edema intracelular también puede producirse en los tejidos inflamados. La inflamación suele aumentar la permeabilidad de las membranas celulares, lo que permite al sodio y a otros iones difundir hacia el interior de la célula, con la posterior entrada del agua por ósmosis al interior de las células. EDEMA EXTRACELULAR El edema extracelular se produce cuando se acumula un exceso de líquido en los espacios extracelulares. Hay dos causas generales de edema extracelular: 1) la fuga anormal de líquido del plasma hacia los espacios intersticiales a través de los capilares, y 2) la imposibilidad de los linfáticos de devolver el líquido a la sangre desde el intersticio, lo que a menudo se conoce por linfedema. La causa clínica más común de la acumulación intersticial de líquido es la filtración capilar excesiva de líquido. Factores que pueden aumentar la filtración capilar La filtración capilar puede expresarse mediante la siguiente fórmula matemática: Donde K¡ es el coeficiente de filtración capilar (el producto de la permeabilidad y el área superficial de los capilares), Pe es la presión hidrostática capilar, Pu es la presión hidrostática del líquido intersticial, ne es la presión coloidosmótica del plasma capilar y nu la presión coloidosmótica del líquido intersticial. A partir de esta ecuación podemos ver que cualquiera de los siguientes cambios puede aumentar la filtración capilar:
- Aumento del coeficiente de filtración capilar.
- Aumento de la presión hidrostática capilar.
- Reducción de la presión coloidosmótica del plasma.
Linfedema: incapacidad de los vasos sanguíneos de devolver líquidos y proteínas a la sangre Cuando la función de los vasos linfáticos está gravemente deteriorada, debido a una obstrucción o pérdida de dichos vasos, el edema puede ser especialmente intenso porque no hay otra forma de extraer las proteínas plasmáticas que salen al intersticio. El linfedema puede producirse también en personas que padecen ciertos tipos de cáncer o después de una intervención quirúrgica en que se eliminen u obstruyan vasos linfáticos. Edema causado por insuficiencia cardíaca. Una de las causas más graves y comunes de edema es la insuficiencia cardíaca. En la insuficiencia cardíaca el corazón no bombea la sangre normalmente desde las venas hasta las arterias, lo que aumenta la presión venosa y la presión capilar provocando un incremento en la filtración capilar. Edema causado por una menor excreción renal de sal y agua. La mayor parte del cloruro de sodio añadido a la sangre permanece en el compartimiento extracelular, y solo pequeñas cantidades entran en las células. La mayor parte de esta sal y esta agua pasa desde la sangre a los espacios intersticiales, pero una cierta cantidad permanece en la sangre. Los principales efectos son: 1) un aumento generalizado del volumen del líquido intersticial (edema extracelular), y 2) una hipertensión, debida al aumento de volumen. Edema causado por una reducción de las proteínas plasmáticas. Una producción insuficiente de la cantidad normal o una pérdida de las proteínas desde el plasma provocan un descenso en la presión osmótica coloidal del plasma. Esto aumenta la filtración capilar en todo el cuerpo y produce edema extracelular. Una de las causas más importantes de reducción de la concentración de las proteínas plasmáticas es la pérdida de proteínas en la orina en ciertas nefropatías, un trastorno denominado síndrome nefrótico. MECANISMOS DE SEGURIDAD QUE NORMALMENTE IMPIDEN EL EDEMA La razón por la que la anomalía debe ser grave es que tres mecanismos de seguridad importantes impiden que se acumule un exceso de líquido en los espacios intersticiales: 1) la baja distensibilidad del intersticio cuando la presión del líquido intersticial es negativa; 2) la capacidad del flujo linfático de aumentar 10 a 50 veces, y 3) la reducción de la concentración de las proteínas en el líquido intersticial, lo que reduce la presión coloidosmótica en el líquido intersticial a medida que aumenta la filtración capilar. Importancia del gel intersticial para evitar la acumulación de líquido en el intersticio. La importancia del gel es que impide que el líquido fluya fácilmente a través de los tejidos por el impedimento de «la superficie en cepillo» de billones de filamentos de
