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trastornos del equilibrio acido base, casos y discusion
Tipo: Apuntes
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Trastornos del equilibrio ácido-base Introducción Las primeras definiciones contemporáneas de ácido y base pueden atribuirse a Arrhenius, quien en 1887 definió ácido como un donante de ion hidrógeno y base como un donante de ion hidroxilo. En 1948, Singer y Hastings propusieron el concepto de base buffer (BB) de la sangre total como un índice cuantitativo de la cantidad en exceso de ácido o base fija en la sangre. En 1960, Astrup propuso el concepto de que el bicarbonato estándar o el exceso de bases deberían utilizarse como un índice del estado ácido-base no respiratorio de la sangre. El bicarbonato estándar se define como la concentración de bicarbonato en plasma luego de que la sangre completamente oxigenada se equilibra con el dióxido de carbono a una pCO 2 de 40 torr. El sistema ácido carbónico/bicarbonato fue introducido por Henderson-Hasselbach, cuya ecuación considera que el pH depende de las interacciones de estas variables. En 1983, el concepto de BB fue reintroducido por Stewart bajo el nombre de diferencia de iones fuertes, basándose en los principios de electroneutralidad y conservación de masas. Por consiguiente, se utilizan actualmente tres métodos diferentes pero relacionados para analizar el estado ácido-base: el de Henderson-Hasselbach, el exceso de bases y la diferencia de iones fuertes. Sin embargo, para establecer un diagnóstico preciso y manejar las diferentes alteraciones del equilibrio ácido base se requiere la integración de los datos de gases en sangre, el perfil electrolítico y los hallazgos clínicos. Gases en sangre arterial Obtención de gases en sangre arterial Los gases en sangre arterial (GSA) tiene validez solamente si se obtienen adecuadamente y se determinan cuidadosamente. Los pacientes deben tener una FiO 2 estable por lo menos durante 10 minutos antes de obtener la muestra para permitir que se equilibre la PaO 2. Debe observarse la posición del paciente porque la PaO 2 puede modificarse significativamente con los cambios de posición del cuerpo (la saturación por lo general empeora en la posición supina). El patrón ventilatorio (mantener la respiración o hiperventilar) también debe ser observado. Los cambios en la frecuencia o profundidad respiratoria pueden alterar significativamente la PaCO 2 y la PaO 2 en relación a la situación previa. Los intentos prolongados para obtener una muestra de GSA producen con frecuencia una leve hiperventilación, como consecuencia del dolor y la ansiedad que se genera en el paciente. Debe registrarse la temperatura corporal del paciente. Para cualquier contenido dado de O 2 , la PaO 2 medida aumenta a medida que la sangre se calienta. Una PaO 2 aumentada se produce tanto por los desplazamientos hacia la derecha de la curva de disociación de la oxihemoglobina como porque la solubilidad de los gases disminuyen en líquidos más calientes. La hipotermia desplaza la curva de disociación de la oxihemoglobina hacia la izquierda; por lo tanto, cuando la sangre fría se calienta hasta la temperatura estándar de análisis (37 °C), la solubilidad del O 2 disminuye (lo que produce una PaO 2 medida más elevada). La PaO 2 también aumentará cuando la sangre es calentada, produciendo una moderada disminución del pH. Cuando se canaliza o se obtienen muestras de la arteria radial, es aconsejable evaluar el flujo sanguíneo colateral hacia la mano, ya que el traumatismo a dicho vaso puede producir más tarde una trombosis y/o compromiso de su permeabilidad. La permeabilidad del flujo de sangre alternativo, a partir de la arteria cubital, se confirma mediante la prueba de Allen, descripta por primera vez en 1929, que se realiza elevando la mano, ocluyendo a continuación tanto la arteria radial como la cubital, y liberando luego la compresión de la arteria cubital. Si una adecuada circulación colateral está presente, la mano se debe poner rosada rápidamente, en un lapso de 5
a 7 segundos. Es importante recordar que la prueba de Allen tiene una gran variabilidad entre observadores, y su capacidad para detectar una circulación colateral inadecuada no es alta. Sin embargo, su utilidad debe tenerse en cuenta, especialmente antes de introducir una vía en la arteria radial. Para la punción arterial, la muñeca se posiciona en una moderada extensión y se limpia la piel –en primer término con una solución yodada o solución de clorhexidina que luego se limpia con alcohol. La lidocaína (aproximadamente 0,5 mL de solución al 1%) puede usarse para evitar el dolor, pero raramente es necesaria; además un volumen excesivo de anestésico puede esconder los reparos anatómicos normales y las pulsaciones arteriales. Por lo general se utilizan jeringas comerciales preparadas especialmente para GSA; sin embargo, en ausencia de ellas, una jeringa heparinizada de 3 mL con una aguja de calibre 21 G será suficiente. El abordaje de la arteria se realiza con un ángulo de 45°, e inmediatamente después de la entrada al vaso la sangre pulsátil llenará la jeringa (la aspiración no es necesaria en la mayoría de los casos). El flujo sanguíneo cesará se la aguja atraviesa la pared arterial posterior, pero la mayoría de las veces puede restablecerse el flujo simplemente retirando un poco la aguja. Luego que se ha completado la obtención de la muestra, debe retirarse la aguja y aplicarse una presión firme sobre el sitio de la punción durante 5 minutos (o durante más tiempo si existen trastornos de la coagulación). La sangre y la heparina se deben mezclar mediante un movimiento rotatorio. El análisis rápido es necesario para obtener resultados precisos, y el congelamiento es imprescindible a menos que la muestra se analice inmediatamente. Dificultades en la colección, análisis e interpretación M om ent o ade cua do de r ea li za ci ón de l aná li si s La precisión depende de un análisis inmediato. En la mayoría de las circunstancias, la PaCO 2 aumenta aproximadamente 3 a 10 mmHg en las muestras no congeladas, produciendo una caída moderada en el pH. A la inversa, la PaO 2 en una muestra congelada habitualmente se mantiene estable durante 1 a 2 horas. Las muestras de los líquidos corporales que no contienen tanta hemoglobina u otras proteínas amortiguadoras como la sangre (por ej., líquido pleural o articular) demuestran cambios del pH más rápidos cuando el análisis se demora. S eu doh ip oxe m ia La PaO 2 puede descender en forma considerable si se consume in vitro una cantidad significativa de O 2 luego de que se obtenga la muestra de sangre –un problema que es más común con una leucocitosis o trombocitosis marcada. Un recuento de leucocitos más alto de 105 /mm^3 o un recuento de plaquetas mayor de 10^6 /mm^3 son necesarios para producir cambios significativos. El agregado de cianuro y/o el congelamiento inmediato de la muestra de sangre disminuye la probabilidad de la “seudohipoxemia”. La difusión del O 2 a través de la pared de las jeringas de plástico puede producir falsas reducciones en la PaO 2 medida (particularmente en muestras con altas tensiones de O 2 ) porque las jeringas de plástico son mucho más permeables al oxígeno que el vidrio. S eu doa ci do si s La “seudoacidosis” puede producirse cuando leucocitos metabólicamente activos generan grandes cantidades de CO 2 , ocasionando el desarrollo de una acidosis in vitro. A temperatura de la habitación, la glucólisis anaerobia continua de los eritrocitos y leucocitos producen ácidos orgánicos que pueden provocar pequeñas reducciones del pH y de las concentraciones de HCO 3. Las cantidades excesivas de heparina acidificada en la jeringa con la muestra también pueden ocasionar una seudoacidosis diluyendo y/o neutralizando el bicarbonato sérico (sin embargo, la magnitud potencial del cambio relacionado con la heparina es pequeña).
Conceptos básicos de la determinación de gases en sangre arterial (GSA) Normalmente, el pH arterial, el logaritmo común negativo de la concentración del ion hidrógeno (H+) varía entre 7,35 y 7,45. Cuando se respira el aire de la habitación, la PaCO 2 varía entre 35 y 45 mm Hg, y los valores de PaO 2 mayores de 80 a 90 mm Hg se consideran normales, dependiendo de la edad del paciente. Los gases en sangre venosa tienen un pH inferior que los gases en sangre arterial (valor normal: aproximadamente 7,35), una PaO 2 más baja (valor normal: aproximadamente 40 mm Hg), y una PaCO 2 ligeramente aumentada (valor normal: aproximadamente 45 mm Hg). Los valores de la PaCO 2 , PaO 2 y pH se miden directamente. Por el contrario, la concentración de HCO 3 –^ que se informa habitualmente no es medida sino calculada a partir del pH y de la PaCO 2 , utilizando un nomograma derivado de la ecuación de Henderson- Hasselbach. De manera similar, la saturación de oxígeno arterial que se informa (SaO 2 ) por lo general no es medida sino calculada a partir de la PaO 2. Alteraciones en la oxigenación T en si ón v er su s sa tur a ci ón de ox íge no A la presión ambiental, el contenido de oxígeno de la sangre está determinado predominantemente por la cantidad de O 2 unido a la hemoglobina (Hb), con una menor contribución de parte del O 2 disuelto. El O 2 transportado en un volumen dado de sangre (mL/dL) está influido por la PaO 2 (mm Hg), la concentración de Hb (g/dL), el pH y las características de la Hb propiamente dicha: Contenido de O 2 = 1,34 (Hb) (% Sat) + (0,003) (PaO 2 ). Normalmente, la cantidad de oxígeno disuelto es despreciable, pero se torna significativa cuando se administra oxígeno puro en condiciones hiperbáricas. En dichas circunstancias, la PaO 2 puede exceder los 2.000 mm Hg. El análisis de GSA determina la presión parcial del oxígeno disuelto directamente, aunque proporciona solamente un indicador indirecto (y muchas veces impreciso) del contenido de O 2. H ip oxe m ia La tolerancia a la hipoxemia depende no solamente de la importancia de la desaturación sino también de los mecanismos compensadores disponibles y de la sensibilidad del paciente a la hipoxia. Si un individuo sin limitaciones cardíacas o anemia se vuelve hipóxico durante un período breve de tiempo, no se notarán efectos importantes hasta que la PaO 2 descienda por debajo de los 50 a 60 mm Hg. A dicho nivel, el malestar, ligera obnubilación, náuseas moderadas, vértigo, alteración del juicio e incoordinación son por lo general los primeros síntomas que se advierten, que reflejan la sensibilidad preferencial del tejido cerebral a la hipoxia. Aunque la ventilación por minuto aumenta, una pequeña disnea se desarrolla a menos que la hiperpnea desenmascare problemas pulmonares mecánicos subyacentes, como en la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). La confusión que se parece a una intoxicación alcohólica se presenta cuando la PaO 2 desciende dentro del rango de 35 a 50 mm Hg, especialmente en individuos de edad avanzada con enfermedad cerebrovascular isquémica (dichos pacientes tienen tendencia a las alteraciones del ritmo cardíaco). Cuando la PaO 2 desciende por debajo de los 35 mm Hg, disminuye el flujo sanguíneo renal, se enlentece la diuresis y se desarrolla una bradicardia refractaria a la atropina y bloqueo del sistema de conducción. La acidosis láctica también aparece a este nivel, inclusive con función cardíaca normal. El paciente se torna letárgico u obnubilado y la hipoxia lleva la respiración al máximo. A una PaO 2 de aproximadamente 25 mm Hg, el individuo normal no adaptado pierde su conciencia, y la ventilación por minuto comienza a descender a causa de la depresión del centro respiratorio. Esta secuencia de eventos se produce a tensiones
más elevadas de O 2 cuando cualquiera de los principales mecanismos compensatorios de la hipoxemia no funciona adecuadamente. Incluso una moderada disminución de la tensión de O 2 es pobremente tolerada por pacientes anémicos con un volumen minuto cardíaco disminuido o insuficiencia coronaria. Como la vasculatura pulmonar se contrae cuando la tensión alveolar de O 2 desciende, la hipoxemia puede provocar la descompensación del ventrículo derecho en pacientes con hipertensión pulmonar preexistente o corazón pulmonar. H ip er o xia A presiones barométricas normales, las tensiones de O 2 venoso y tisular ascienden muy poco cuando se administra oxígeno puro a individuos sanos. Por esa razón, los tejidos no pulmonares se afectan escasamente. Sin embargo, las altas concentraciones de O 2 eventualmente reemplazan el nitrógeno en el pulmón, inclusive en regiones pobremente ventiladas. El reemplazo del nitrógeno por el oxígeno ocasiona eventualmente el colapso de las unidades pobremente ventiladas porque el O 2 es absorbido por la sangre venosa más rápidamente de lo que es nuevamente aportado. Se produce atelectasia y distensibilidad pulmonar disminuida. Aún más importante, las altas tensiones de O 2 pueden acelerar la generación de las especies reactivas del oxígeno y otros oxidantes perjudiciales, lesionando el tejido bronquial y parenquimatoso. Aunque la lesión pulmonar producida por O 2 se produce ciertamente en modelos experimentales que utilizan animales sanos, la toxicidad por oxígeno en los pacientes con pulmones lesionados es mucho menos segura. Alteraciones en la ventilación H ip er c apn ia Además de su papel clave en la regulación de la ventilación, los importantes efectos del CO 2 tienen relación con modificaciones del flujo sanguíneo cerebral, el pH y el tono adrenérgico. La hipercapnia dilata los vasos cerebrales y la hipocapnia los contrae, un punto de particular importancia para los pacientes con presión intracraneal aumentada. El aumento agudo del CO 2 deprime la conciencia, probablemente como un resultado combinado de la acidosis intraneuronal, el excesivo flujo sanguíneo cerebral y el aumento de la presión intracraneal. Una hipercapnia de desarrollo lento es mejor tolerada, presumiblemente porque el efecto buffer tiene más tiempo de producirse. La estimulación adrenérgica que acompaña la hipercapnia aguda hace subir al volumen minuto cardíaco y aumenta la resistencia vascular periférica. En niveles extremos de hipercapnia pueden observarse espasmos musculares, asterixis y convulsiones, en pacientes que se han hecho susceptibles por trastornos electrolíticos o neurológicos. Como una cuestión práctica, en los pacientes ventilados mecánicamente, muchos médicos permiten una acidosis respiratoria moderada (pH de 7,10 a 7,20) que resulta de incrementos graduales en la PaCO 2 (< 10 mm Hg/hora) si la alternativa es el incremento de las presiones en la vía aérea para alcanzar la normocapnia. La práctica de la “hipercapnia permisiva” se ha tornado ampliamente aceptada. La hipercapnia reduce el metabolismo tisular, mejora la función del surfactante e impide la nitración de las proteínas. La acidosis también disminuye la liberación de calcio sarcoplasmático, disminuye la respiración mitocondrial y reduce la actividad de las enzimas que producen productos intermedios metabólicos inflamatorios. Estos cambios favorecen el funcionamiento celular adecuado, el control de la respuesta inflamatoria, mejoran la función cardíaca y mantienen la reactivación de la vasoconstricción pulmonar hipóxica, con una mejoría resultante de la igualdad ventilación/perfusión. H ip oca pn ia Los principales efectos de la hipocapnia aguda son la alcalosis y la disminución de la perfusión cerebral. Un descenso abrupto de la PaCO 2 reduce el flujo sanguíneo cerebral total,
Un exceso de base “negativo” significa que los depósitos de HCO 3 –^ están deplecionados. Sin embargo, el exceso de base no indica si la retención o depleción de HCO 3 –^ es patológica o compensatoria de trastornos respiratorios prolongados; esta consideración debe realizarse analizando la situación clínica. De la misma manera, no indica la necesidad de administración de bicarbonato. El cálculo del exceso de base es especialmente útil cuando el HCO 3 –^ observado es prácticamente normal (24 ± 3 mEq/L). Probablemente el cálculo del exceso de base no proporciona información importante con desviaciones más extremas del HCO 3 –. Sistemas buffers Á ci do c ar bó ni co Los sistemas buffers químico y proteico se oponen a los cambios en el H+^ libre. El sistema CO 2 / HCO 3 –^ (ácido carbónico) y el sistema de la hemoglobina son los más importantes cuantitativamente. La atención clínica habitualmente se focaliza en el sistema del ácido carbónico porque cada uno de sus componentes se determina fácilmente y porque las determinaciones de CO 2 y de HCO 3 –^ permiten evaluar clínicamente si se está en presencia de un problema de origen respiratorio o metabólico. Para mantener el pH en 7,40, la relación entre el HCO 3 –^ con (0,03 x PaCO 2 ) debe mantenerse en una proporción 20:1 según lo expresa la ecuación de Henderson- Hasselbach: pH = 6,1 + log [ (HCO 3 – )/0,03 x PaCO 2 ) ]. B uf fer s no car bón ic os ( pr o te ína s) Los buffers no carbónicos pueden ser intracelular o extracelulares, e incluyen a las proteínas (albúmina, hemoglobina), fosfatos y carbonatos del hueso. En promedio, un 55% a un 60% de la carga ácida puede ser amortiguada eventualmente por las células y el hueso, aunque valores más altos pueden producirse con acidemia severa cuando los depósitos extracelulares de HCO 3 –^ están marcadamente reducidos. Los buffers no carbónicos unen o liberan iones H+, minimizando los cambios de pH al permitir que la reacción de hidratación del CO 2 continúe realizándose en cualquier dirección. CO 2 + H 2 O ↔ [H+] + HCO 3 – ↓ [H+] + Hb ↔ H+Hb Por esta razón¸ si la PaCO 2 cambia en forma aguda, habrá un pequeño cambio asociado en el HCO 3 –^ en la misma dirección (aproximadamente 1 mEq/L por 0,1 unidad de pH). Dichos cambios automáticos en el HCO 3 –^ no implican un trastorno metabólico, y el “exceso de base” atribuible a este mecanismo es cero. La sangre anémica no tiene una eficiencia normal para la producción de fluctuaciones buffer de H+. M e can is m os c om pe ns ator io s Cuando el estrés metabólico en el equilibrio del pH persiste, los ajustes en la tasa de excreción del CO 2 y H+^ contrarrestan el efecto de estos trastornos en el pH. En general, la compensación renal para un trastorno respiratorio es más lenta (pero en última instancia más exitosa) que la compensación respiratoria de un trastorno metabólico. Por esa razón, aunque responde rápidamente al comienzo, el sistema respiratorio no eliminará suficiente CO 2 para compensar completamente cualquier acidosis metabólica, excepto una muy leve. Además, la respuesta respiratoria compensadora no se desarrolla totalmente hasta 24 a 48 horas de la activación inicial. El límite inferior de una hipocapnia compensadora sostenida en un adulto sano
es aproximadamente de 10 a 15 mm Hg. Una vez que ese límite se alcanza, aún pequeños incrementos en el ion H+^ tienen efectos exagerados en el pH. Los pacientes con una mecánica pulmonar alterada, como los que presentan EPOC o debilidad muscular, son sumamente vulnerables a la acidosis metabólica, porque carecen de la capacidad normal de compensar por hiperventilación. La retención de CO 2 en respuesta a la alcalosis es muy limitada –raramente excede los 60 mm Hg. Además, la hipoxemia que resulta de la hipoventilación contribuye a limitar el aumento de la CO 2 desencadenando eventualmente un aumento del esfuerzo ventilatorio. Aunque el riñón no puede responder con eficacia a una acidosis o alcalosis respiratoria súbita, la compensación renal puede contrarrestar totalmente (en 3 a 7 días) una alcalosis respiratoria de severidad moderada. El riñón también compensa bien la acidosis respiratoria crónica, pero no puede compensar completamente una PaCO 2 por encima de 65 mm Hg a menos que esté presente otro estímulo para la retención de HCO 3 –^ (por ej., depleción de volumen).
De acuerdo con el principio de conservación de la electroneutralidad, el número de cargas positivas y negativas en los líquidos corporales debe ser el mismo. En consecuencia, los cationes séricos (sodio + potasio + calcio + magnesio) deben igualar a los aniones (cloruro + bicarbonato + proteínas + sulfato + fosfato + ácidos orgánicos). Los principales cationes son Na+, K+, Ca++, y Mg++, y los principales aniones son HCO 3 – , Cl–, proteínas (albúmina) y fosfatos. El balance entre estos electrolitos influye el estado ácido-base. De hecho, la evaluación del estado ácido-base es incompleta si no se consideran la situación clínica y el perfil electrolítico.
Los términos acidemia y alcalemia se refieren al pH sanguíneo. Un pH sistémico inferior a 7,35 define la acidemia. Un pH superior a 7,45 define la alcalemia. Por el contrario, la acidosis y la alcalosis no se refieren al pH sino a los procesos fisiopatológicos o tendencias que favorecen el desarrollo de una acidemia o alcalemia. Por ejemplo, un paciente con cetoacidosis diabética (una acidosis metabólica primaria) e hipocapnia estimulada por una neumonía (una alcalosis respiratoria primaria) puede presentar acidemia, alcalemia o un pH normal, según los cambios relativos en la PaCO 2 y en el HCO 3 –. Una acidosis metabólica no complicada se caracteriza por una disminución del HCO 3 – , mientras que un aumento primario den el HCO 3 –^ implica una alcalosis metabólica. A la inversa, una acidosis respiratoria se define por un aumento primario en la PaCO 2 , mientras que la alcalosis respiratoria se produce cuando la característica central es una disminución de la PaCO 2.
Podemos utilizar uno o ambos de los siguientes enfoques para caracterizar el estado ácido- base.
Como ningún conjunto de valores de GSA tiene una interpretación única, el análisis concomitante de los electrolitos séricos y la consideración de la situación clínica es esencial para alcanzar el diagnóstico correcto en un trastorno ácido-base. Tres factores específicos (pH, PaCO 2 y la relación de la PaCO 2 y el HCO 3 – ) deben evaluarse de una manera lógica progresiva. La interpretación del pH y la PaCO 2 brinda rápidamente un diagnóstico definitivo en la mayoría de los casos. Los trastornos restantes pueden clasificarse examinando la
E nf oqu e de St e wa r t ( d if er en ci a del i on fu er te) En 1983, Peter Stewart publicó su moderno abordaje cuantitativo de la química del equilibrio ácido–base. De acuerdo con su interpretación, los conceptos tradicionales de los mecanismos que producen los cambios en el equilibrio ácido base son cuestionables. Los principales principios fisicoquímicos que deben cumplirse en los líquidos corporales son la regla de electroneutralidad y el principio de conservación de la masa. Tres componentes de los líquidos biológicos están regidos por estos principios: (1) el agua, disociada débilmente en H+^ y OH– (2) los iones fuertes, electrolitos completamente disociados como el Na+, K+^ y Cl–^ , y ciertas moléculas o compuestos como el lactato (los iones fuertes no pueden ser creados o destruidos para satisfacer la electroneutralidad, pero los iones H+^ pueden generarse o consumirse mediante cambios en la disociación del agua para establecer el balance requerido (3) los ácidos débiles, compuestos incompletamente disociados. De acuerdo con estos principios, Stewart distinguió en forma estricta entre las variables dependientes o independientes. Las tres variables dependientes (bicarbonato, pH y concentraciones de H+) pueden modificarse solamente si las tres variables independientes permiten esta modificación. Estas tres variables independientes son : pCO2, la cantidad total de todos los ácidos débiles ([A–] denominada ATOT) y la diferencia del ion fuerte (SID, del inglés strong ion difference ). La ATOT puede calcularse a partir de la concentración de albúmina (Alb) y la concentración de fosfato (Pi): ATOT = [Alb (0,123 x pH – 0,631)] + [Pi (0,309 x pH – 0,469)] La SID aparente (SIDa) puede calcularse utilizando las concentraciones iónicas mensurables: SIDa = (Na + K + Ca + Mg) – (Cl + lactato) Pero una fórmula más simple es: SIDa = [Na + K] – [Cl] En los humanos sanos, el valor normal de la SIDa está entre 40 a 42 mEq/L. Con respecto a los disturbios metabólicos de la química ácido-base, según la terminología de Stewart, solamente son posibles los cambios en el pH, H+^ y HCO 3 –^ si se modifican la SID o la ATOT [A–]. Por ejemplo, si la SID disminuye (por ej., en caso de hipercloremia), este aumento en las cargas negativas independientes lleva a una disminución de las negativas dependientes en términos de COH 3 –^ produciendo acidosis (y viceversa). En otras palabras, una SID menor de 40 mEq/L se relaciona con una acidosis metabólica. De acuerdo con Stewart, la disminución de la SID durante la acidosis hiperclorémica resulta del aumento en la concentración sérica de cloruro y es el mecanismo causal de esta acidosis. Otro ejemplo, un descenso en [A–] (como sucede por ej., en la hipoalbuminemia) lleva a un aumento en el HCO 3 – , a un aumento subsiguiente de la SID y a la alcalosis. Una SID mayor de 42 mEq/L indica una alcalosis metabólica. Mediante el enfoque de Stewart, nuevos tipos de alteraciones del equilibrio ácido-base, como la “acidosis hiperclorémica” o la “alcalosis hipoalbuminémica” (que, por supuesto, pueden existir combinadas), se identifican a pesar de no haber sido reconocidas mediante el análisis ácido-base clásico. En consecuencia, el análisis de Stewart complementa la comprensión de los mecanismos que subyacen en las modificaciones del equilibrio ácido-base.
Con ambos métodos, HCO 3 – /PaCO 2 y SID, se obtienen prácticamente idénticos resultados cuando se utilizan para cuantificar el estado ácido-base de una muestra de sangre y situación clínica determinadas.
La acidosis metabólica es la consecuencia de uno de cuatro mecanismos básicos:
El H+^ normalmente se excreta por el riñón como ácido titulable (fosfatos y sulfatos) y amoníaco. La insuficiencia renal, la insuficiencia suprarrenal, la acidosis tubular renal distal (ATR) y el hiperaldosteronismo alteran esta excreción. Los pacientes con insuficiencia renal, a causa de un número reducido de nefronas funcionantes, no pueden filtrar y excretar adecuadamente la carga de H+. En la ATR distal (tipo I), la filtración glomerular tubular proximal y la reabsorción de HCO 3 –^ son normales, pero la secreción tubular distal de H+^ está disminuida. Como la excreción de H+^ en el túbulo distal depende del intercambio con iones de sodio, la depleción de volumen empeora la tendencia a la acidosis. Mediante un mecanismo semejante (reducción del suministro tubular de sodio), la insuficiencia suprarrenal o el hipoaldosteronismo selectivo también dificultan la excreción de H+. Esta última condición puede reconocerse por la asociación de acidosis metabólica, hiperkalemia, hiponatremia e hipercalcemia.
Un aumento de la carga de H+^ también puede causar una acidosis metabólica. En dichos casos, la disparidad entre las concentraciones determinadas de cationes y aniones séricos –la brecha aniónica, hiato aniónico o anion gap– se encontrará dentro del rango normal. Los aniones no medidos están compuestos por las proteínas séricas (predominantemente albúmina), fosfato, sulfato, lactato, cetoácidos (beta hidroxibutirato, acetoacetato), y otros compuestos no medidos (por ej., fármacos). La brecha aniónica ( anion gap , AG) está basada en el principio de la electroneutralidad definido previamente. La fórmula simplificada es: AG = (Na+) – (HCO 3 –^ + Cl–^ ) Tradicionalmente se ha simplificado el cálculo de esta diferencia y se la ha determinado como la concentración de sodio sérico menos la suma de las concentraciones de bicarbonato y cloruro porque la concentración de potasio es una cantidad pequeña que varía apenas ligeramente. El valor normal de la brecha aniónica se encuentra en un rango entre 8 y 12 mmol/L , depende del tipo de analizador utilizado y debe establecerse para cada laboratorio en forma independiente. Se ha propuesto la utilidad de la brecha aniónica sérica en tres situaciones clínicas. En el primer caso , la presencia o ausencia de brecha aniónica es útil para determinar la causa de acidosis metabólica. Por consiguiente, la acidosis metabólica con una brecha aniónica aumentada es por lo general atribuible a trastornos asociados con la acumulación
HCO 3 – ; en la acidosis láctica, por ejemplo, la relación ∆ / ∆ promedia aproximadamente 1,6 : 1. Debe apreciarse, sin embargo, que la amortiguación del hidrógeno en las células y el hueso necesita varias horas antes de completarse. Por consiguiente, la relación puede estar cerca de 1 : 1 con una acidosis láctica muy aguda (convulsiones o ejercicios que llevan al agotamiento) porque no hubo tiempo para que el efecto buffer no extracelular se haya producido. En resumen ,
La moderada acidosis metabólica de la ATR proximal (tipo II) habitualmente es un hallazgo incidental que resulta de la incapacidad de reabsorber totalmente el HCO 3 –^ filtrado. En esta enfermedad autolimitada, la alteración de la capacidad de reabsorción del HCO 3 –^ hace difícil la corrección del pH y produce una orina alcalina. En dichos pacientes, el NaHCO 3 aumenta la carga de HCO 3 –^ filtrado, y aumenta el pH urinario, pero infrecuentemente afecta el pH sérico. Además de una acidosis metabólica y orina alcalina, las características accesorias de la ATR proximal son las siguientes: disminución del urato, PO 4 –^ y potasio séricos, glucosuria y aminoaciduria. El tracto gastrointestinal (GI) constituye una ruta de pérdidas de HCO 3 –^ en pacientes con diarrea crónica. La diarrea relacionada con el virus de la inmunodeficiencia humana (HIV) o el exceso de laxantes es relativamente frecuente. En dichos pacientes, el pH urinario puede ser una prueba diagnóstica de utilidad –un riñón normal aumentará la excreción de ácido (y recuperará HCO 3 ), produciendo como resultado un pH urinario menor de 5,0. La colestiramina también puede ocasionar una acidosis metabólica intercambiando HCO 3 – por Cl–. Como el íleo y el colon tienen bombas iónicas que intercambian HCO 3 –^ por Cl–, la acidosis hiperclorémica (sin brecha aniónica) se desarrolla frecuentemente en los pacientes con ureterosigmoidostomía. A ci do si s por d ilu ci ón Este tipo de acidosis se observa principalmente cuando se administra un volumen grande de solución salina. La explicación más simple de la acidosis dilucional desde un punto de vista fisicoquímico es que la dilución con una solución menos alcalina que la sangre, como es la solución salina, producirá menor alcalinidad (es decir, mayor acidez de la solución). Como la mayor parte del metabolismo corporal se realiza dentro de la célula y no hay un método práctico para obtener muestras intracelulares, se extrae una muestra de sangre y se presume que refleja lo que está sucediendo dentro de la célula. Sin embargo, la acidosis dilucional que resulta de la infusión de una solución salina normal, no refleja un trastorno metabólico intracelular. Para el mismo grado de acidemia, una acidosis dilucional podría esperarse que sería menos preocupante que una acidosis metabólica ocasionada por un trastorno metabólico intracelular, por lo menos por dos razones. En primer término, no existe un trastorno metabólico subyacente asociado con una acidosis por dilución. Segundo, para el mismo grado de acidemia, la modificación inicial del pH en la acidosis dilucional se produce fuera de la célula, y un cambio menor o retardado del pH se produce dentro de la célula. A la inversa, en el paciente con un trastorno metabólico, la modificación inicial del pH se produce dentro de la célula, y un cambio menor o retardado tiene lugar en el espacio extracelular. B r e cha an ió ni ca ur i nar ia El cálculo de la brecha aniónica urinaria puede ser de utilidad diagnóstica en algunos casos con una acidosis metabólica con brecha aniónica normal. Los principales cationes y aniones medidos en la orina son el Na+, el K+^ y el Cl–; por esa razón, la brecha aniónica urinaria es: AG urinaria = ( [ Na+ ] + [ K+ ] ) - [ Cl– ] Brecha aniónica urinaria = aniones no medidos – cationes no medidos
En los individuos normales se excretan entre 20 y 40 mEq de NH 4 +^ por litro (siendo el NH 4 +^ el principal catión urinario no medido), la brecha aniónica urinaria por lo general tiene un valor positivo o está cerca de cero. En la acidosis metabólica, sin embargo, la excreción de NH 4 +^ (y de Cl–^ para mantener la electroneutralidad) debe aumentar marcadamente si la acidificación renal
Si la PaCO 2 es menos de la esperada, está presente una alcalosis respiratoria concomitante. La amortiguación de H+^ por las proteínas intracelulares y los buffers fijos en el hueso (sales de calcio) representan el tercer mecanismo principal para atenuar la disminución del pH. Por último, los riñones pueden favorecer la excreción de H+^ en combinación con fosfato (acidez titulable) y amonio. Dichas pérdidas de H+^ están limitadas aproximadamente hasta 50 a 100 mEq/día, una tasa que se aproxima a la producción habitual normal de ácido mineral. En general, se excretan 10 a 40 mEq de H+^ cada día como acidez titulable y 30 a 60 mEq como amonio. H+^ + HPO 4 2–^ ↔ H 2 PO 4 – H+^ + NH 3 ↔ NH 4 + Estos procesos son esenciales para el mantenimiento del equilibrio ácido-base porque la velocidad de excreción de los iones de H+^ libre es extremadamente baja. Los riñones responden a una carga aumentada de H+^ incrementando la producción y subsiguiente excreción de NH 4 +. El efecto neto es que la excreción de NH 4 +^ puede exceder los 250 mEq/día con acidemia severa. En contraste, hay generalmente solo una capacidad limitada para mejorar la acidez titulable porque la excreción de fosfato se mantiene relativamente constante. Una excepción se produce en la cetoacidosis, en la que los aniones cetónicos excretados pueden actuar como buffers urinarios, aumentando la excreción del ácido titulable hasta 50 mEq/día. T r a tam ien to Si los trastornos del pH son severos, serán necesarias medidas terapéuticas para modificar directamente la PCO 2 o el contenido de bicarbonato. Sin embargo, el tratamiento de los trastornos del equilibrio ácido-base debe dirigirse directamente a la causa subyacente. La falta de evidencias definitivas que demuestren la eficacia del tratamiento con bicarbonato en algunas formas de acidosis metabólica ha sido interpretada erróneamente para implicar que esta terapéutica es inútil en todas las situaciones. Las indicaciones potenciales para el tratamiento directo de la acidosis metabólica son : (1) pH < 7, (2) franco compromiso fisiológico atribuible a la acidosis (3) excesivo trabajo respiratorio necesario para mantener un pH aceptable (> 7,20). Si se realiza tratamiento con bicarbonato el cálculo de la dosis de HCO 3 –^ supone una distribución en la mitad del agua corporal total. El agua corporal total (en litros) es aproximadamente 0,6 veces el peso corporal magro (en kg). La siguiente expresión Déficit de HCO 3 –^ = (0,5 agua corporal total) x (24 –* [ HCO 3 – ] ) aproxima el déficit de HCO 3 –^ en mEq. Dosis de bicarbonato más grandes pueden requerirse con reducciones muy profundas en los niveles de bicarbonato sérico, ya que el volumen aparente de distribución del bicarbonato aumenta. Como el NaHCO 3 tiene potencialmente efectos adversos y como la efectividad de una dosis determinada no es enteramente predecible, se acostumbra reemplazar la mitad del déficit de HCO 3 –^ calculado durante varias horas , mientras se controla estrechamente la respuesta del pH.
El NaHCO 3 se equilibra parcialmente en el agua corporal total dentro de los 15 minutos de la administración; sin embargo, el equilibrio celular requiere aproximadamente 2 horas para completarse. La administración de NaHCO 3 tiene varios problemas potenciales. En grandes dosis, puede producirse una hipernatremia hipertónica y una sobrecarga de líquidos (una ampolla de NaHCO 3 tiene tanto Na+^ como 0,5 L de solución salina normal). La inyección en bolo de NaHCO 3 puede desencadenar una respuesta ventilatoria bifásica. Inmediatamente después de la administración, el pH periférico aumenta y el impulso para respirar disminuye. Sin embargo, inmediatamente después, el CO 2 aumentado (a causa de la carga metabólica y del ion H+^ amortiguado) difunde a través de la barrera hematoencefálica para reducir el pH intracerebral y estimular la respiración (“acidosis paradójica del sistema nervioso central [ SNC ] ”). La inyección en un bolo rápido de NaHCO 3 es potencialmente peligrosa –puede causar un desplazamiento súbito a la izquierda de la curva de disociación de la oxihemoglobina, alterar la hemodinamia cerebral, o producir una hipokalemia que amenaza la vida. Un pH más alto de 7,10 por lo general es suficiente para mantener un tono vascular casi normal y la contractilidad miocárdica y casi siempre puede obtenerse utilizando dosis pequeñas de NaHCO 3. Además, algunos tipos de acidosis (por ej., ATR proximal) son muy difíciles de corregir con bicarbonato exógeno. En la acidosis orgánica (cetoacidosis diabética o acidosis láctica), el tratamiento con NaHCO 3 puede conducir eventualmente a una alcalosis ya que los ácidos orgánicos (cetonas, lactato) son reciclados a HCO 3 –^ por el hígado. No hay pérdida potencial de bicarbonato en estos trastornos, por consiguiente, el tratamiento con bicarbonato es raramente necesario. El dicloroacetato (DCA) es un compuesto que estimula la actividad de la piruvato- deshidrogenasa, minimizando de esa manera la producción de lactato al permitir que el piruvato se oxide a CO 2 y H 2 O. Aunque hay evidencias de beneficio en modelos experimentales de acidosis láctica, un ensayo controlado en seres humanos demostró que el DCA produce un aumento menor en la concentración de bicarbonato plasmático y en el pH arterial pero no produce mejoría en la hemodinamia sistémica o en el mortalidad. La trometamina (THAM) es un aminoalcohol inerte que amortigua ácidos y CO 2 en virtud de su mitad amino. La THAM se excreta por la orina a una velocidad ligeramente más elevada que la depuración de creatinina junto con el cloruro o bicarbonato. Por lo tanto, la THAM suplementa la capacidad amortiguadora de la sangre sin generar dióxido de carbono pero es menos efectiva en pacientes con insuficiencia renal. La experiencia clínica publicada con THAM es limitada, pero el fármaco ha sido utilizado para tratar la acidemia severa causada por sepsis, hipercapnia, cetoacidosis diabética, acidosis tubular renal e intoxicación por fármacos. Alcalosis metabólica La alcalosis metabólica, un pH mayor de 7,45 con una PaCO 2 elevada, habitualmente es generada y mantenida por dos mecanismos fisiopatológicos diferentes. La alcalosis metabólica siempre se produce por:
M a nte nim ie nto de l a al cal os is La alcalosis metabólica puede mantenerse por los mismos cuatro mecanismos responsables de su desarrollo:
La eficacia del reemplazo de ClNa puede determinarse midiendo el pH urinario: si el aporte de Na+^ es suficiente, el pH urinario ascenderá por encima de 7,. El cloruro, el único anión absorbible, es el componente crítico de la administración de ClNa. Por ejemplo, la administración de otras sales de sodio (por ej., sulfato de sodio) no mejorará la alcalosis metabólica, aunque brinde un aporte suficiente de Na+^ y corrija el volumen. Como la depleción de K+^ contribuye al mantenimiento de la alcalosis metabólica impidiendo una adecuada excreción de HCO 3 –^ , el reemplazo con cloruro de potasio es la terapia de elección. Los pacientes con edema asociado con insuficiencia cardíaca, cirrosis o síndrome nefrótico muchas veces desarrollan una alcalosis metabólica luego del tratamiento con diuréticos, pero la administración de solución salina no está indicada porque aumentará la severidad del edema. La terapia correctiva consiste en suprimir los diuréticos si es posible, acetazolamida, HCl, o diálisis. La acetazolamida es un inhibidor de la anhidrasa carbónica que aumenta la excreción renal de bicarbonato de sodio. La dosis es de 250 a 375 mg, administrados una o dos veces por día, por vía oral o intravenosa. Las alcalosis resistentes al cloruro (trastornos de las glándulas suprarrenales, administración de corticosteroides, excesiva administración o ingestión de álcalis) habitualmente lo son a causa de un exceso de mineralocorticoides. Por lo tanto, en la mayoría de estos trastornos, la hipokalemia (a veces severa) es una característica predecible. El tratamiento del exceso de mineralocorticoides puede dirigirse a eliminar la fuente hormonal (control del tumor, suspensión de esteroides) o al bloqueo del efecto mineralocorticoide (espironolactona). Los diuréticos que ahorran K+^ o la combinación de restricción de Na+ y suplemento de K+ son también efectivos. Raramente, la alcalosis metabólica es suficientemente prolongada o severa para requerir la administración de HCl intravenoso. Este tratamiento se debe reservar para los pacientes con volumen vascular y concentraciones de potasio normales pero con alcalosis refractaria severa y sintomática. El HCl debe infundirse como una solución 0,1 a 0,2 M, pero debe administrarse directamente en un catéter venoso central a una velocidad que no supere los 0, mEq/kg/hora. De una manera similar al cálculo del déficit de bicarbonato, la dosis adecuada de HCl puede aproximarse a partir del producto del cambio deseado en la concentración de HCO 3 – asumiendo una distribución en el 50% del agua total en el cuerpo magro. El cloruro de amonio puede utilizarse en lugar del HCl pero no debe administrarse a pacientes con insuficiencia renal o hepática. Acidosis respiratoria Aunque el CO 2 no es un ácido, cuando ingresa a la corriente sanguínea se combina con el H 2 O, dando como resultado la formación de H 2 CO 3. La elevación consiguiente de la concentración de H+^ es entonces minimizada porque la mayoría del exceso de iones H+^ se combina con los buffers extracelulares, incluyendo la hemoglobina (Hb) en los eritrocitos. H 2 CO 3 + Hb–^ ↔ HHb + HCO 3 – El HCO 3 –^ generado por esta reacción deja el eritrocito y entra en el líquido extracelular en intercambio con el Cl–^ extracelular. El efecto neto es que el CO 2 metabólico es principalmente transportado en la corriente sanguínea como HCO 3 –^ con poco cambio en el pH extracelular. Estos procesos se invierten en los alvéolos. Cuando la HHb se oxigena, se libera H+. Estos iones H+^ se combinan con el HCO 3 –^ para formar H 2 CO 3 y luego CO 2 , que se excreta. La acidosis respiratoria puede ser aguda o crónica. A ci do si s r es pir ato r ia a gud a El cuerpo no está bien adaptado para manejar una elevación aguda de la concentración de CO 2. No hay virtualmente amortiguación extracelular, porque el HCO 3 –^ no puede amortiguar al H 2 CO 3 , y la respuesta renal necesita tiempo para desarrollarse. En consecuencia, los buffers