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Equilibrio ácido - base ''Tu verdad aumentárá en la medida en que escuches la verdad de los otros" Intentaremos en este capítulo cumplir los si guientes objetivos: 1) Comprender el significado clínico del equilibrio ácido-base. 2) Identificar los mecanismos de regulación que tienden a mantener la homeostasis. 3) Interpretar los rangos normales de laboratorio. 4) Reconocer los trastornos del equilibrio ácido base. 5) Aplicar 1os conocimientos adquiridos a la resolu ción de casos clínicos. INTRODUCCIÓN 1. Pablito, sobrino de los infortunados Juan y Pedro internados ambos en el mismo hospital, es un ni_. ño de 6 meses que ingresa en el servicio de pe diatría con un cuadro de deshidratación del 10%. Impresiona grave, letárgico y pálido, con una fre cuencia respiratoria de 48 respiraciones por mi nuto. Los gases arteriales con aire ambiente son: pH 7,22; Pco 2 : 22 mm Hg; Po 2 : 98 mm Hg; HCO 3 - 8 miliequivalentes (m.Eq)/L; exceso de base: -22. ¿ Cuál es su interpretación de este análisis de la boratorio? ¿Actúa algún tipo de mecanismo compensatorio? ¿Cuál sería la causa de esta alteración del equili brio ácido-base? 2. Un niño de 7 años está internado en su servicio por una apendicitis aguda. Fue operado y una ho ra después de la cirugía está profundamente dor mido y es difícil despertarlo, con una frecuencia respiratoria de 1 O respiraciones por minuto. Los gases arteriales en aire ambiente muestran: pH 7,21; Pco 2 : 64 mm Hg; Po 2 : 73 mm Hg; HCO 3 25 m.Eq/L; exceso de base: + 1. ¿Cuál es su interpretación de este resultado? ¿Se corresponde el valor del pH con el de la Pco 2 ? ¿Cuál parece ser la causa de este trastorno? Éstos son sólo dos ejemplos de los cientos con que usted se enfrentará día a día en la práctica hos pitalaria. Como usted verá, los llamados gases en sangre son uno de los exámenes de laboratorio más solicitados y peor interpretados. Como no queremos que usted sea uno de los que no saben interpretarlos intentaré brindarle la información más útil para su COD).prensión y aplicación. No obstante, también se rá necesario un esfuerzo de su parte; así que contan do con ello, allá vamos ... INFORMACIÓN ÚTIL La habilidad del cuerpo humano para llevar a ca bo sus procesos metabólicos requiere no sólo del mantenimiento de la concentración de electrólitos y el equilibrio del agua corporal dentro de rangos es trechos, sino también del equilibrio de ácidos y ba- ses séricos. El metabolismo normal genera iones hidrógeno en forma de ácidos débiles y ácidos fuertes que deben excretarse todos los días para prevenir la acidosis. Los ácidos y bases que se ingieren con la dieta también se metabolizan y excretan para prevenir los cambios del estado ácido-base. Una sustancia se denomina ácido o base de acuerdo con su habilidad para perder o ganar un ion hidrógeno (un protón). Los ácidos fuertes se diso cian con libertad en solución al liberar un ion hidrógeno y contribuir con el desarrollo de acidosis progresiva. Los ácidos débiles sólo se disocian en parte en solución, y ésta contendrá un ácido y una base y no contribuirá con cambios en la acidez. Las bases son sustancias que aceptarán un ion hidrógeno libre, reducirán su concentración y aumentarán el pH. El pH es el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno libres Así, si la concentración de iones hidrógeno se eleva el pH caerá (el suero se hará más ácido) y vi ceversa. El rango normal de pH es de 7,35 a 7,45. Los sistemas buffers (amortiguadores) son compuestos que se combinan con un ácido o con una base de manera que ese ácido o esa base no puedan alterar el pH en grado significativo. Cuando la concentración de iones hidrógeno cambia significativamente se activan sistemas buffer plasmáticos, renales y respiratorios. REGULACIÓN ÁCIDO-BASE FISIOLÓGICA Como se indicó los buffers representan la prime ra línea de defensa contra los cambios del pH pero no pueden mantener el equilibrio ácido-base. En estados patológicos o cuando se producen alteraciones abruptas en la producción de iones hidrógeno los sistemas buffer oo son capaces de mantener un pH normal por un período prolongado y su acción debe suplementarse por cambios compensatorios y corrección fisiológica en los puJmones y riñones. La compensación de una alteración ácido-base es un proceso más lento que el de los buffers, pero es más efectivo en retornar el pH a la normalidad. En un trastorno metabólico primario el sistema respiratorio provee mecanismos compensatorios. Los riñones compensan una alteración primaria respiratoria al aumentar la excreción de bases o ácidos. La com pensación reduce los cambios de pH, pero a esto le deben seguir mecanismos correctores de la situa ción patológica que retomen todo el equilibrio áci do-base a la normalidad. Esto ocurre cuando el tras torno primario se cura. Aunque se los suele tratar por separado, los sistemas buffer actúan en forma conjunta e interdependiente. El buffer principal en los líquidos extracelulares es el sistema bicarbonato ácido carbónico Sistema buffer bicarbonato-ácido-carbónico Es una mezcla de ácido carbónico ( un ácido dé bil) y bicarbonato de sodio, potasio o magnesio. El dióxido de carbono (CO:z) es producido por el meta bolismo tisular, pero bajo condiciones normales la porción gaseosa se elimina por los pulmones y la fracción de C0 2 disuelto en H 2 0 no contribuye con la acumulación de iones hidrógeno. Si se acumula C0 2 se combinará con agua para formar ácido car bónico (8 i C0 3 ), reacción canalizada por la enzima anhidrasa carbónica. El ácido carbónico a su vez se ioniza y genera cantidades iguales de bicarbonato (HC0 3 -) y iones hidrógeno (H•). El aumento de io nes hidrógeno provocará en una caída del pH hasta que, o a menos que, se aumente la excreción de io nes hidrógeno o la reabsorción de bicarbonato por los riñones. Cuando se acumuJan iones hidrógeno, éstos se combinan y son amortiguados por bicarbo nato, lo que genera la formación de ácido carbóni co. El ácido carbónico a su vez se disocia en dióxi do de carbono y agua, y el dióxido de carbono se elimina por los pulmones. Aquí se pueden ver estas reacciones con mayor claridad: ac co 2 + H i º � H i C0 3 � H· + HC0 3 - La ecuación de Henderson y Hasselbacb indica que estos cambios deben implicar alguna alteración en el pH: pH = pK + log [(HCO 3 -)l(BzCO 3 )]. pK es una constante derivada de la disociación del par ácido-base y su valor es 6, l. Así: pH = 6,1 + log [(bicarbonato)/(ac. carbónico)] Como el bicarbonato está en equilibrio con el dióxido de carbono disuelto, la medición de la pre- sión parcial de dióxido de carbono (Pco 2 ) puede usarse como una estimación clínica de la concentra ción de ácido carbónico (véase anexo A). Los tres mayores componentes del equilibrio áci do-base en la clínica son: el pH determinado por la concentración de iones hidrógeno; la Pco 2 , regulada' por la ventilación pulmonar, y el bicarbonato plas mático, inicialmente un buffer extracelular y en ma yor medida regulado por los riñones. La ecuación de Henderson-Hasselbach fue reformulada por Kai ser y Bleich para lograr una ecuación con utili_dad clínica con estos tres componentes: pH = 24 + Pco¡HC0 3 Lo que predice el cambio de la concentración de H+ y el pH es el cambio en la proporción entre la Pco 2 y la concentración de HCO 3 - y no el valor ab soluto de cualquiera de estas determinaciones. La interdependencia de estos tres componentes es bá sica para entender los efectos individuales de una alteración primaria de la Pco 2 o del HCO 3 - produ cidos por anormalidades clínicas y también para entender la compensación resultante de los factores que contraequilibran la Pco 2 o el HCO 3 - para retor nar el equilibrio ácido-base a la normalidad. Buffers plasmáticos Las proteínas presentes en la sangre también pueden actuar como buffers.La hemoglobina es el buffer más importante Juego del bicarbonato. Se une con los iones hidrógeno y transporta dióxido de carbono desde los tejidos hacia los pulmones para su eliminación. • Los fosfatos inorgánicos contribuyen en menor medida pero son buffers urinarios significativos. Por su parte los fosfatos orgánicos son buffers intra celulares. Mecanismo pulmonar Como se observó hace un momento el pH no depende de los niveles absolutos de bicarbonato y dióxido de carbono, sino de la relación entre sus concentraciones. Una disminución o un aumento en la concentración de bicarbonato no modifica el pH si la Pco 2 se incrementa o se reduce en propor ción. Si se altera la velocidad a la que el (;0 2 se excre ta por los pulmones se puede regular la Pco2 y mo dificar el pH. Aunque enormes cantidades de CO 2 son producidas por la actividad metabólica normal esto genera cambios pequeños en el pH por las pro piedades únicas del sistema bicarbonato-ácido car bónico y un mecanismo muy desarrollado de con trol respiratorio. Un aumento de la frecuencia respi ratoria estimulado por un incremento de CO 2 provo ca aumento en la excreción de CO 2 , disminución de la Pco 2 y aumento del pH. Esto también funciona en sentido inverso. El sistema buffer respiratorio re quiere de minutos a horas para completar el efecto deseado. No obstante aunque los pulmones pueden mo dificar el pH por cambios en la Pco 2 y alterar la relación entre H 2 CO 3 y HCO 3 - este proceso no causa pérdida ni ganancia de H+. Los pulmones son incapaces de regenerar bicarbonato para reemplazar esta pérdida cuando se amortiguan los H+. La generación de nuevo bicarbonato y, cuan do es necesariQ, su excreción son responsabilidad de los riñones. Los riñones son los regutadores más importantes del eq.uilibrio ácido-base en condiciones normales Mecanismos renales Los objetivos de la regulación renal son: prevenir la pérdida de bicarbonato por orina y mantener el bicarbonato plasmático por medio de la excreción de ácidos en una cantidad igual a la producción dia ria de ácidos volátiles y la adición de bicarbonato nuevo a la sangre. Esto se logra por medio de dos procesos: reab sorción de casi todo el bicarbonato filtrado: el 80% en el túbulo. contorneado proximal (TCP) y el 15%;en la rama ascendente de Henle. Este proceso es responsable de más de 5.000 mEq de bicarbona to que se filtran cada día. Si este bicarbonato no se reabsorbiera, su pérdida equ_ivaldría a una retención de una cantidad igual de H+, que provocaría una aci dosis severa. Excreción de H+ y adición de bicarbonato nue vo a la sangre: se lleva a cabo mediante la secre ción de H+ fijos, su combinación con buffers y su excreción en la orina y por la excreción de amonio. Estos mecanismos requieren energía y son pro cesos de transporte activo en contraste con la ex- �Túbulo contorneado proximal Luz Sangre peritubular Na+ HC03- Na� Fig. 30-1. Reabsorción proximal del bicarbonato filtrado. creción de CO 2 que se produce por difusión pasi va simple. Tanto la reabsorción de bicarbonato filtrado en el TCP como la excreción de ácidos en los túbulos proximal y distal se producen mediante la secreción de H• desde la célula tubular hasta la luz del túbulo. Por cada H• secretado al lumen tubular un bicarbo nato se mueve desde la célula hasta el capilar peri tubular y la circulación. El aumento de iones hidró geno aumentará el movimiento de bicarbonato al plasma y viceversa. La reabsorción de bicarbonato se centra en la se creción de H• desde la célula hasta la luz tubular en intercambio con sodio. En la célula del TCP los io nes hidrógeno y el bicarbonato son producidos des de H 2 CO 3 . Cuando el H• se secreta a la luz tubular, el bicarbonato sale de la célula por la membrana ba solateral y entra en el capilar peritubular. Dentro de la luz tubular el H• secretado se combina con bicar bonato filtrado para formar lf:iCO 3 • Este H 2 CO 3 for mado se convierte con rapidez en CO 2 y lf:iO por la enzima anhidrasa carbónica. Estos productos se di funden a la célula donde serán sustrato para la for mación de H 2 CO 3 mediada por anhidrasa carbónica intracelular. Este mecanismo asegura que virtual mente nada de bicarbonato pase a los segmentos más distales del nefrón y que una cantidad de bicar bonato igual al filtrado retome al capilar peritubular (fig. 30-1). Hay factores que pueden aumentar la cantidad de H• secretados y llevar a una elevación del nivel de bicarbonato plasmático. Éstos son un aumento en la cantidad de bicarbonato filtrado, una elevación de la Pco 2 , hipopotasemia, reducción en el volumen del líquido extracelular (LEC) y activación del sis tema renina-angiotensina. La opción inversa tam bién es posible. Algunas enfermedades (acidosis tu bular proximal primaria, cistinosis, nefrotollinas) causan daño funcional al TCP que puede limitar la reabsorción de bicarbonato y producir una disminu ción de sus niveles en plasma. Los dos procesos para añadir bicarbonato nuevo a la sangre son la acidificación de la orina por ex creción de H• fijos y la excreción de amonio. Estos procesos requieren la amortiguación de H• seéretados y se produce en mayor medida en el tu bo contorneado distal (TCD) y en el tubo colector (TC) (fig. 30-2). Los H• se generan dentro de la cé lula tubular y se secretan a la luz tubular; en el pro ceso se adiciona bicarbonato a la sangre. El trans porte de H• parece limitarse en función del gradien te y se facilita por la presencia de buffers en el líqui do tubular que disminuyen la concentración de H• y permiten el movimiento de H• desde las células has ta el líquido tubular. Los buffers principales en es tos sitios son los fosfatos y el amonio (NH/). Una vez combinado con estos buffers los H• se excretan porque las células de la membrana luminal Túbulo contorneado proximal Acidez titulable Luz Na+ Sangre peritubular Na+ Na 2 HP04 y H+ H+ HC03- ti NaH2P04 Hf03 l[KQ] l H 2 0 +C0 2 Fig. 30-2. Formación de acidez titulable y adición de bicarbonato nuevo a la circulación. no poseen anhidrasa carbónica. La acidez titulable representa la cantidad de base requerida para llevar la orina a un pH neutro. La excreción de amonio provoca amortiguación de H+ y producción de bicarbonato nuevo. En las células del TCP la glutamina se hidroliza en glutamato y amonio. La mayor parte del glutamato se metaboliza a alfacetoglutarato y libera más amonio. El amonio se secreta en forma activa de la luz tubular y se excreta. El metabolismo subsi&1-1iente del alfacetoglutarato adiciona bicarbonato. Parte del amonio secretado se reabsorbe en el asa delgada de Henle y queda atrapa do en el intersticio medular. Cuando cambia la con centración intersticial de H+, la concentración de amo níaco (�) aumenta y se difunde a la luz tubular donde se une a H+ que se secretó desde el TC. Esto pennite la excreción de H+ y la adición de bicarbona to nuevo (fig. 30-3A y B). La tasa absoluta de excreción de H+ por los riño nes se calcula como la suma de las tasas de excre ción en la orina de acidez titulable y amonio menos el bicarbonato urinario. Entre los factores regulado res se encuentran la aldosterona, que estimula la se creción de H+, la Pco 2 y la cantidad de sodio libera da en ese segmento. Mecanismos electrolíticos La distribución del potasio (K•) dentro de los espacios intracelular y extracelular tiene influencia sobre el equilibrio ácido-base La mayor parte del K+ es intracelular y, si deja la célula, debe reemplazarse por un H+ desde el líquido extracelular (plasma). Así cuando el K+ abandona la célula agrega un ion bicarbonato al plasma. El ion cloro (CI-) se intercambia con libe1tad en los túbulos renales; esto es diferente a lo que ocurre con otros aniones (p. ej., los fosfatos) que son fijos y no pueden intercambiarse con libertad. Cuandono hay iones de CI- en cantidad suficiente el cambio de catio nes en el nivel tubular puede afectarse por la falta de aniones libremente intercambiables. Más aun, el total de electrólitos debe estar en equilibrio eléctrico. Los electrólitos primarios son: cationes Na+ y K+, y anio nes CJ-y HCO 3 -. Así, si la cantidad de cationes es nor mal, una reducción en el CI- provocará necesariamen te un aumento de HCO 3 -. La necesidad de una neutra lidad eléctrica puede producir cambios electrolíticos cuando hay un trastorno ácido-base. A B H+ '/ HC03- AC t Sangre peritubular C02+Hp ♦ • • ♦ Fig. 30-3. A. Producción de amonio y bicarbonato nuevo mediante el catabolismo de la glutamina. B. Amortiguación de H• por NH 4 y absorción de bicarbonato nuevo. Por otra parte, hay aniones y cationes denomina dos "no medidos" (aunque en la actualidad algunos pueden medirse con facilidad). Los cationes "no medidos" son Ca2• y Mg2+, mientras que entre los aniones " no medidos" se encuentran proteínas, fos fatos, sulfatos y ácidos orgánicos. Se denomina anion gap o brecha aniónica a la diferencia entre los aniones y los cationes séricos no medidos Ésta puede estimarse a partir de la diferencia entre los cationes y los aniones medidos: (Na+ + K+) - (CI- + HC0 3 -) cuyo valor normal es 12 con un rango de entre 8 y 16. Esto sirve como indicio de laboratorio para averiguar la causa en casos de acidosis metabólica. Si la brecha aniónica es nor- mal, se produjo pérdida de HCO3-, por lo general a través del tubo digestivo o del riñón, o el proble ma será la dilución rápida del LEC. En cualquiera de los casos estará incrementada de manera pro pÓrcional la cantidad de anión extracelular, en este caso el Cl-. Si la brecha aniónica está aumen tada quizá se hayan añadido ácidos fuertes al sistema, ya sea por retención de ácidos endógenos producidos en exceso, como los cetoácidos en la cetoacidosis diabética o el ácido láctico en la acidosis láctica; o por añadidura de ácidos exóge nos, como la ingestión del producto tóxico etilen glicol o salicilatos, También pueden incrementar la brecha aniónica la disminución de K+, Ca2+ o Mg2+ séricos, la concentración falsamente elevada de Na+ o el aumento de la concentración sérica de proteínas totales. Fig. 30-4. Brecha aniónica (anion gap). CATIONES 151 mEq/L Na+ e, - ANIONES 151 mEq/L 136 102 La disminución de la brecha aniónica no ayuda en el diagnóstico de un trastorno ácido-base pero sugiere la presencia de hipoalbuminemia, aumento de la concentración de K +, Ca2+ o Mg2+ o error de la boratorio (que siempre puede ocurrir) (fig. 30-4). INTERPRETACIÓN DE LOS VALORES DE GASES EN SANGRE Cuando evaluamos trastornos del equilibrio ácido base es esencial identificar los efectos del desorden primario y los mecanismos compensadores resultan tes respiratorio y renal. Si el problema es agudo, el tratamiento deberá enfocarse en la alteración subya cente mientras apoyamos los mecanismos compensa torios. Por definición, los mecanismos compensato rios pueden llevar al pH cerca de los límites norma les, pero nunca generarán una sobrecorrección o un cambio del pH en dirección opuesta. , Examen del pH y de la Pco 2 La evaluación de los gases en sangre requiere examinat el pH, la Pco 2 , el bicarbonato y el exceso o el déficit de base calculado. Las anormalidades del pH se presentan cuando la concentración de H+ aumenta por sobre lo normal: acidemia o cae por debajo de lo normal (alcalemia). El sufijo "emia" se refiere a cambios en el pH san guíneo. Los procesos clínicos anormales que causen acumulación de ácidos o bases se llamarán acidosis o alcalosis. El sufijo "osis" se aplica a condiciones clínicas y puede implicar o no que se produjo un cambio en el pH sanguíneo. Por ejemplo, la acidosis metabólica no siempre se asociará con acidemia, Hco- 3 brecha aniónica 26 proteínas, PO3, SO/ ac. orgánicos 23 porque la acumulación de ácido puede haberse ma nejado por los mecanismos de buffer para llevar el pH hacia la normalidad. No obstante, a los fines prácticos aquí se hablará de acidosis y alcalosis en todo momento, porque así se mencionan en la litera tura médica y en el ejercicio diario de la profesión. El examen de la Pco 2 puede ayudar para determi nar la ruta de la acidosis o la alcalosis. Por cada uni dad que suba por encima de 40 mm Hg, el pH cae rá 0,008 unidades por debajo de 7,40, y por cada descenso de unidad por debajo de 40 el pH subirá 0,008 unidades por encima de 7,40. Acidosis o alca losis en exceso de lo predicho por la Pco 2 deben te ner origen metabólico. En fórmula: Pco 2 normal - Pco 2 hallada x 0,008 = unidades en que se modifica el pH por encima o por debajo de 7 ,40. El uso de la Pco 2 para interpretar los niveles de pH no permiten distinguir entre un trastorno prima rio o un mecanismo compensatorio. Para determi- 140 120 100 80 60 40 20 [W] ACIDEMIA Fig. 30-5. Relación entre la concentración de protones y pH. HCo3-l ACIDOSIS ♦ Pco 2 f + ACIDOSIS metabólica + l Pco2 1 ,2 mm Hg por cada 1 mEq/L de !HCO3- Compensación respiratoria + ACIDOSIS respiratoria + t HCO3- 3,5 mEq/L por cada 10 mm Hg det Pco 2 Compensación metabólica ♦ ALCALOSIS ♦ HCo3-t Pco2 l + + ALCALOSIS ALCALOSIS metabólica + t Pco 2 0,7 mm Hg por cada 1 mEq/L de fHCO3- Compensación respiratoria respiratoria + t HCO 3 - 3 mEq/L por cada 10 mm Hg delPco 2 • Compensación metabólica Fig. 30-6. Cálculo de la compensación en acidosis y alcalosis. nar alguna de estas dos situaciones se debe exami nar el pH. Cuando el problema primario es alcalo sis, el pH permanecerá en el rango alcalótico a pe sar de la presencia de mecanismos compensatorios. Si el problema primario es acidosis, el pH permane cerá en el rango acidótico a pesar de mecanismos compensatorios (fig. 30-5). Exceso/déficit de base Es un número calculado que indica que la alcalo sis es metabólica (exceso de base) o que lo es la aci dosis (déficit de base). El valor normal es -2 a +2. Un número superior a +2 indica un exceso de base y la presencia de alcalosis metabólica. Un número me nor a -2 indicará lo contrario. Se calcula al restar el pH predicho por la Pco 2 (véase párrafo previo) del actual pH y multiplicar el resultado por 0,66. Bicarbonato plasmático El valor normal de HCO 3 - se encuentra entre 24 y 28 mmol/L. Puede producirse una elevación en pre sencia de alcalosis metabólica primaria o por com pensación metabólica de una acidosis respiratoria cró nica. En el primer caso el pH será alcalótico, pero en el último el pH se mantendrá dentro del rango acidó- tico. En caso de una disminución de HCO 3 -ocurrirá lo mismo pero en sentido inverso. Un trastorno ácido-base es simple cuando hay una alteración primaria unidireccional en los pará metros respiratorio (Pco 2 ) o metabólico (HCO 3 -:) con una respuesta compensatoria del parámetro re manente. Si la respuesta compensatoria cae fuera de los valores esperados el trastorno será mixto. Una acidosis o una alcalosis metabólica puede ser con secuencia de una anormalidad primaria metabólica o respiratoria. La velocidad de respuesta de los mecanismos respiratorio y renal es diferente. La respuesta respi ratoria es más rápida; el 50% en 6 h y el 100% en 14 a 16 h. La respuesta renal es más lenta, con la ex creción de bases más rápida que la de ácidos. La ex creción de bases es de un 50% en 8 h y un 100% en 24 h, mientras que la excreción de ácidos se produ ce en un 50% en 36 h y en un 100% a las 72 h. Observe con atención la figura 30-6. ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE Acidosis metabólica Es consecuencia de una alteración en el equili brio entre la producción y la excreción de H•. Pue- de producirse por aumento de H+ debido a la acu mulación causada por un ingreso mayor desde una fuente endógenao exógena o por una pérdida exce siva de HC0 3 -por la orina o las heces. La expansión rápida del LEC por una solución sin HC0 3 - también puede producir acidosis metabólica por dilución del HC0 3 - en el LEC. Los H+ son amortiguados en principio por bi carbonato en el LEC y por buffers intracelulares, como hemoglobina y fosfatos. El HC0 3 - plasmá tico y el pH caen, y la Pco 2 sube. La acidosis me tabólica resultante y el aumento de la Pco 2 • esti mulan el centro respiratorio (y quizá quimiorre ceptores periféricos en la carótida y la aorta) para aumentar la frecuencia respiratoria que incremen tará la excreción de C0 2 • La C0 2 y el HC0 3 plas máticos caen al corregir la acidosis en ·forma par cial o casi por completo pero a expensas de 1.m HC0 3 - y un C0 2 plasmáticos menores. El pH dis minuye pero rara vez cae tanto como lo predicho por el nivel de HC0 3 -. La acidosis también estimula los riñones, que aumentan la producción de NH 4 + y la excreción de H+ a la orina. En el nefrón distal la secreción de H+ se acompaña del retorno de bicarbonato a la circu lación, lo que aumenta la generación de HC0 3 - y retorna el nivel plasmático de HC0 3 - a lo normal, si el proceso patológico primario se alivió. La fre cuencia respiratoria decrece con el retorno de la Pco 2 a la normalidad. En este punto, el estado áci do-base del paciente retornó a la normalidad antes de la carga de H+. Las manifestaciones clínicas de la acidosis me tabólica son inespecíficas. El signo más importan te es la hiperventilación nécesaria para la compen sación respiratoria. Sin embargo, la acidosis por sí sola puede causar disminución en la resistencia vascular periférica y de la función ventricular car diaca, lo que provoca hipotensión, edema pulmo nar e hipoxia tisular. El laboratorio indicará: caí da del pH, del HC0 3 - y de la Pco 2 • Como se ob servó, el anion gap o la brecha aniónica es un ar ma para evaluar la causa posible de la acidosis metabólica. Causas renales: las enfermedades que compro meten los TCP pueden limitar la secreción de H+ y provocar uná reabsorción incompleta de HC0 3 -. En el líquido tubular distal se encuentran grandes can tidades de HC0 3 -, lo que genera la forma proximal de acidosis tubular renal. En la forma distal, el TCD mantiene un gradiente normal de H+ para promover su secreción hacia la luz tubular distal y el pH uri nario permanece relativamente alcalino. Una reduc ción de la acidez titulable disminuye la secreción de H+, lo que provoca acidosis metabólica. En la insuficiencia renal crónica los mecanismos de acidificación trabajan en un nivel normal o su pranormal, pero, la reducción de la masa tubular li mita la capacidad de los riñones para generar NH/ suficiente y excretar cantidades adecuadas de H+. Otras causas: en la cetoacidosis diabética se pro duce acidosis metabólica por el metabolismo in completo de los lípidos y el catabolismo de las pro teínas, acompañado de la producción de grandes cantidades de ácido acetoacético, betahidroxibutíri co, fosfórico y sulfúrico. En el salicilismo la acidosis es consecuencia de los H• derivados del ácido salicílico y del desacopla miento de la fosforilación oxidativa por salicilatos. En la diarrea severa las pérdidas elevadas de HC0 3 - y, quizá, la formación de ácidos orgánicos por la destrucción incompleta de los hidratos de car bono en las heces provocan acidosis metabólica. Acidosis láctica, desnutrición severa e intoxica ción con etilenglieol provocan acidosis por el au mento en la producción de ácidos fuertes. También se halla acidosis metabólica en aroinoacidurias he reditarias, hipoxernia severa y shock. Si la acidosis es profunda, además de tratar las causas de base puede ser necesaria la administra ción de HC0 3 -, pero manteniendo el control de la ventilación, ya que la acción del HC0 3 provocará un aumento en la Pco 2 ' Alcalosis metabólica Tres mecanismos básicos pueden producir alca losis metabólica: pérdida excesiva de H+, como en vómitos prolongados; aumento de HC0 3 - en el LEC, como en su administración excesiva por vía parenteral o entera] o por aumento de la reabsorción renal de HC0 3 -causada por depleción de K+, admi nistración de diuréticos sin el reemplazo electrolíti co correspondiente, biperaldosteronismo primario y contracción del LEC con aumento de la concentra ción de HC0 3 -, y aumento de su reabsorción en el TCP. Los sistemas buffers minimizan el cambio de pH, pero el HC0 3 plasmático y el pH aumentan. La ven tilación puede deprimirse con algún aumento en la Pco 2 , pero esta respuesta está limitada por la hipo- xia, así que la compensación respiratoria siempre es incompleta y nunca restaura el pH a lo normal. El lí mite renal para el bicarbonato es excedido y apare ce bicarbonato en la orina. Sin embargo, factores como la depleción de volumen y la hipopotasemia coexisten y, junto con el aumento de la Pco 2 tienden a incrementar la reabsorción renal de HCO 3 , lo que mantiene la alcalosis metabólica. No hay manifestaciones clínicas patognomónicas y, en el laboratorio el pH, el HCO 3 - y la Pco 2 están elevados. Por lo general hay hipocloremia é hipopo tasemia y, el pH de la orina suele ser alcalino. Este cuadro puede ser refractario al tratamiento y, en presencia de hipopotasernia o depleción del LEC sólo puede tratarse luego de que estas deficien cias se hayan corregido. Acidosis respiratoria La excreción pulmonar inadecuada de CO 2 , en el caso de que su producción sea normal, provocará acidosis respiratoria. Esto puede presentarse en al teraciones neuromusculares, como el síndrome de Guillain-Barré o una sobredosis de agentes sedan tes; en obstrucción de la vía aérea, como la causada por un cuerpo extraño, broncoespasmo severo o edema laringeo; en enfermedades vasculares como tromboembolia pulmonar masiva y, en otras afec ciones, como neumotórax o edema pulmonar, la acidosis respiratoria crónica acompaña a la enfer medad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), la po liomielitis o la cifoescoliosis severa. En condiciones normales, el aumento de la pro ducción de CO 2 estimula su propia excreción respi ratoria, que mantiene una Pco 2 normal. En los esta dos patológicos que causan acidosis respiratoria, el nivel de Pco 2 aumenta hasta que causar un incre mento en la excreción respiratoria de CO 2 igual a su producción. Aunque se alcanza un nuevo equilibrio, el aumento de la Pco 2 (hipercapnia) causa acidosis metabólica por incremento de la concentración de HCO 3 - y, por lo tanto de H•. Como el CO 2 es un componente mayor del sis tema buffer en el LEC, el aumento de la Pco 2 de be amortiguarse inicialmente por buffers no-bi carbonato, como las proteínas en el LEC, y fosfa tos, hemoglobina y lactato en las células. La aci dosis y el aumento de la Pco 2 estimulan los riño nes para aumentar la excreción de H+ como amo nio y acidez titulable, y para generar y reabsorber más HCO 3 -. Los niveles de HCO 3 - aumentan por encima de lo normal y compensan el ascenso pri mario de Pco 2 , a la vez que retornan el pH hacia lo normal. La acidosis respiratoria fue "compen sada" por los riñones. La única manera de corre gir esta anormalidad es revertir el trastorno prima rio. Las causas de acidosis reseiratoria a menudo se asocian con hipoxernia, por lo que en general predo mina como manifestación clínica junto con los sig nos de insuficiencia respiratoria (véase cap. 11 ). La hipercapnia produce vasodilatación y aumenta el flujo vascular cerebral, y puede ser responsable de cefaleas e increment� de la presión intracraneana (véase cap. 43). Alcalosis respiratoria La pérdida pulmonar excesiva de CO 2 en pre sencia de una producción normal genera caída de la Pco 2 y alcalosis respiratoria. Esto puede verse en casos de hiperventilación de origen psicógeno,en sobreventilación de pacientes en asistencia res piratoria mecánica, en fallo hepático avanzado y en estados tempranos de intoxicación por salicila tos como resultado de Ja estimulación del centro respiratorio (véase antes). La Pco 2 cae y el pH au menta. Se produce una amortiguación rápida con H+ liberados por los buffers para disminuir el HCO 3 - plasmático. La excreción renal de HCO 3 - aumenta con lentitud, lo que reduce sus niveles plasmáticos, compensa la pérdida excesiva de CO 2 y retoma el pH hacia la normalidad. Sin embargo, la corrección no se producirá basta que se solucio ne la alteración de base. Las manifestaciones clíni cas dependen del proceso subyacente, pero puede verse irritabilidad neuromuscular y parestesias por la disminución en la concentración de Ca2+ ioniza do. En el laboratorio, el pH está elevado, la Pco 2 y el HCO 3 -, acortados. Trastornos mixtos En estos casos hay más de una causa primaria res ponsable del desequilibrio. Un trastorno mixto debe sospecharse cuando la respuesta compensatoria cae por fuera del rango esperado. Por ejemplo, en un sín drome de dificultad respiratoria a menudo coexisten acidosis respiratoria y metabólica. La enfermedad respiratoria evita la caída de la Pco 2 y el componen te metabólico limita la posibilidad de aumentar el HCO 3 - plasmático. En esta situación la disminución del pH a menudo es ·profunda o de mayor magnitud que la esperada para un trastorno simple. En pacientes con insuficiencia cardíaca y acido sis respiratoria crónica puede producirse alcalosis metabólica si se usan diuréticos en exceso. El nivel de HCO 3 - y el pH son más altos que en una acido sis respiratoria simple. En pacientes con insuficiencia hepática puede verse acidosis metabólica y alcalosis respiratoria. El HCO 3 - y la Pco 2 pueden ser más bajos de lo espera do en un trastorno simple, pero el pH cambia poco. Bueno, después de toda esta teoría volvamos a la práctica e intentemos resolver los casos clínicos del principio del capítulo más otros que agregué como entrenamiento. Esto lo ayudará cuando deba enfren tarse a los de la vida real... RESOLUCIÓN DE CASOS CLÍNICOS Pablito, un niño de 6 meses de edad, sobrino de los infortunados Juan y Pedro, ingresa en su servi cio con un cuadro de deshidratación del 10%. Im presiona grave, letárgico y pálido, con una frecuen cia respiratoria de 48 respiraciones por minuto. Los gases arteriales con aire ambiente son: pH 7 ,22; Pco 2 22 mm Hg; Po 2 98 mm Hg; HCO 3 - 8 mEq/L; exceso de base: -22. ¿ Cuál es su interpretación de este análisis de la boratorio? ¿Actúa algún tipo de ml!canismo compensatorio? ¿ Cuál sería la causa de esta alteración del equili brio ácido-base? Este niño presenta un cuadro de acidosis metabó lica. Se produjo una compensación respiratoria que corrigió en �e el pH, ya que por la Pco 2 uno es peraría un pH mayor. Si recuerdan la fórmula que hemos visto: Pco 2 normal - Pco 2 hallada x 0,008 = unida des que aumentará o disminuirá el pH por enci ma de 7,4. En este caso: 40 mm Hg - 22 mm Hg = 18 x 0,008 = 0,144 7,4 + 0,144 = 7,54 El pH predicho sería 7 ,54. El pH de 7 ,22 indica acidosis metabólica, cosa que se confirma por el dé ficit de base de -22 y el bicarbonato sérico bajo. La causa sería su deshidratación y el tratamiento consistirá en rehidratación. Un niño de 7 años está internado en su servicio por una apendicitis aguda. Se operó y una hora des pués de la cirugía el niño está profundamente dor mido y es difícil despertarlo, con una frecuencia respiratoria de 10 respiraciones por minuto. Los ga ses arteriales en aire ambiente muestran: pH 7,21; Pco 2 64 mm Hg; Po 2 73 mm Hg; HCO 3 -25 mEq/L; exceso de base + 1. ¿Cuál es su interpretación de este resultado? ¿Se corresponde el valor del pH con el de la Pco 2 ? ¿Cuál parece ser la causa de este trastorno? El cuadro es una acidosis respiratoria. El ascenso en la Pco 2 es comparable en magnitud a la caída de la Pco 2 • El pH predicho por la Pco 2 será ( de nuevo aplicando la fórmula): Pco 2 normal - Pco 2 hallada x 0,008 = unida des que aumentará o disminuirá el pH por enci ma de 7,4. 64 mm Hg-40 mm Hg-24 x 0,008 = 0,192 7,4 -0,192 = 7,21 En este caso el pH es con exactitud el predicho por la Pco 2 , lo que confirma la impresión clínica de acidosis respiratoria pura. La causa sería hipoventilación por depresión anestésica y el tratamiento será aumentar la ventila ción alveolar y despertarlo con fármacos que revier tan el anestésico usado, si no lo hiciera en forma es pontánea. .Un niño de 16 años con leucemia en remisión in gresa por taquipnea con frecuencia respiratoria de 60 respiraciones por minuto y fiebre. La radiografía de tórax revela infiltrados intersticiales bilaterales. Los gases arteriales en aire ambiente son : pH 7,49, Pco 2 : 30 mm Hg, Po 2 50 mm Hg, HCO 3 -:- 25 mEq/L, exceso de base + 1. ¿Qué indica el laboratorio de este paciente? ¿Se corresponde el pH con lo predicho por la Pco 2 ? ¿Cuál podrá ser la causa? El cuadro es alcalosis respiratoria. Sangre Orina C0 2 +H 20 HCOi Anhidras: carbónica l HP l O/- l NH 3 1 2 3 HC0 3 - + H + C0 2 + H 20 HC0 3- + H + H2P0 4 - ::= H : C : 0 : 3 :- : + : H : + = _ :::: _ :a _ "' _ :::;: _ ::��� -;¡-------+ N H4 + Fig. 30-7. Mecanismos renales para el manejo del equilibrio ácido-base. El pH es el predicho por la Pco 2 : Pco 2 normal - Pco 2 hallada x 0,008 = unidades que aumentará o disminuirá el pH por encima de 7,4. 40 mm Hg- 29 mm Hg =11 x 0,008 = 0,088 7,4 + 0,088 = 7,49 El cuadro está producido por hiperventilación re sultante de hipoxemia severa (secundario a una enfer medad infecciosa respiratoria simultánea según la fie bre y la radiografía de tórax) y deberá tratarse con oxi genoterapia (además del tratamiento etiológico) para que disminuya la frecuencia respirato1ia, y la Pco 2 y el pH retomen a sus valores normales. Un niño de 8 meses con displasia broncopulmo nar ingresa con fiebre y letargia. El paciente está irritable con sequedad de piel y mucosas, y una fre cuencia respiratoria de 80/min. El niño recibe diu réticos y no recibió suplemento de K+ en la última semana. Los gases arteriales en aire ambiente son: pH 7,55, Pco 2 80 mm Hg, Po 2 : 80 mm Hg, HCO 3 - 41 mEq/L, exceso de base + 31. ¿Qué indica el laboratorio de este paciente? ¿Se corresponde el pH con lo predicho por la Pco 2 ? ¿Cuál podrá ser la causa? La historia es falla respiratoria crónica. El pH predicho por la Pco 2 es: Pco 2 normal - Pco 2 hallada x 0,008 = unida des que aumentará o disminuirá el pH por enci ma de 7,4. 80 mm Hg - 40 mm Hg = 40 x 0,008 = 0,32 7,40 - 0,32 = 7,08 El pH hallado difiere bastante del predicho por la Pco 2 . Aunque la compensación renal puede llevar el pH hacia la normalidad nunca lo sobrecorrige, así que nos encontramos frente a alcalosis metabólica. El Cl- plasmático del niño es 88 mEq/L y el K+ 3 mEq/L. Esto representa una alcalosis hipocloré mica hipopotasémica. Al retener Cl- y K+ los riño nes también retuvieron HCO 3 - y excretaron H+. La frecuencia respiratoria del paciente cayó para rete ner CO 2 y llevar el pH hacia lo normal. El trata miento requerirá administración de K+ y CI-. RESUMEN A modo de resumen veremos los mecanismos re nales para mantener el equilibrio ácido-base y un al- ACIDOSIS ACIDOSIS metabólica respiratoria " " l PC02 f HC03 - 1,2 mm Hg por cada 3,5 mEq/L por cada 1 mEq/L de!HCO3- - 10 mm Hg defPco2 ALCALOSIS metabólica � f PC02 O, 7 mm Hg por cada 1 mEq/L de fHCO3- Compensación respiratoria ALCALOSIS respiratoria � ! HCO3- 3 mEq/L por cada 10 mm Hg de !Pco2 Compensación metabólica Fig. 30-8. Rango de compensación renal o respiratoria según alteración del equilibrio ácido-base. goritmo para analizar en forma sistemáticalos aná lisis de gases en sangre (fig. 30-7). La �nzima anhidrasa carbónica cataliza la pro ducción de bicarbonato y H+ en cantidades que de penden parcialmente de la Pco 2 sanguínea. El H• se combina con HCO 3 - urinario para pro ducir CO2 y �O. El CO2 se absorbe en la sangre y el agua se excreta por la orina. H• se unen a fosfatos di básicos y se excretan por orina como H2PO 4-_ Por cada H• secretado se excreta y se adiciona bi carbonato nuevo a la sangre. Análisis' sistemático de gases en sangre arterial Determinar si el pH es normal: 7,35-7,45, acidó tico: < 7,35 o alcalótico:>7,45. Determinar si la Pco2 es normal: 35-45 mm Hg, si hay hipercapnia: > 45mm Hg o hipocapma < 35 m�Hg. Si hay hipercapnia, evaluar la contribución de la Pco2 al cambio de pH: Pco 2 normal - Pco 2 hallada x 0,008 = unida des que aumentará o disminuirá el pH por enci ma de 7,4. Si el pH del paciente es menor que el predicho por la Pco 2, hay acidosis metabólica que complica la hipercapma. Si· el pH del paciente es mayor que el predicho por la Pco 2 , hay alcalosis metabólica o compensa ción renal para una acidosis respiratoria. Si hay hipocapnia, evaluar la contribución de la Pco2 al pH: Pco 2 normal - Pco 2 halJada x 0,008 = unida des que aumentará o disminuirá el pH por enci ma de 7,4. Si el pH del paciente es mayor que el predicho por la Pco2 debe haber alcalosis metabólica aso ciada. Si el pH es menor que el predicho por la Pco2 hay una acidosis metabólica asociada con hipocapnia. Calcular el déficit de base: si el pH del paciente es menor que el predicho por la Pco 2 debe haber acidosis metabó]jca: pH predicho - pH del paciente x 66 Un número negativo mayor que -2 indicará aci dosis metabólica. Si el pH del paciente es mayor que el predicho por la Pco2 debe haber alcalosis metabólica pH predicho - pH del paciente x 66 Un número positivo mayor que+ 2 indicará alca losis metabólica. Calcular el rango de compensación renal o respi ratoria en cada caso según corresponda (fig. 30-8) LECTURAS RECOMENDADAS Adrogué HJ, Medias N. Managemcnt of life threataning Acid-base disorders. N Eng J Med l 998;338:26-34. Adrogué HJ, Wesson DE. Acid-Base A&W Basics in Medi cine Series. Libra & Gemini Pub, 1991. Behrman R, Kliegman R, Jenon A. Nelson's Textbook of Pediatrics. 16th ed. Saunders. Brewer ED. Disorders of Acid base balance in The Pedia trics Clinics of North Amcrica. Fluid and electrolyte the rapy. Saunders, 1990. Capasso G, et al. Bicarbonate transpon along the loop of • CASO CÚNICO MODELO Cuando Juan D. Sastre ingresa en el hospital en el capítulo 2, un estado ácido base arroja los siguientes datos: pH: 7,18 Pco 2 : 22 mm Hg Bicarbonato: 8 mEq/L Po 2 : 60 mm Hg Na+: 140 mEq/L cr: 105 mEq/L K+ : 4,6 mEq/L a. ¿Puede catalogar el tipo de alteración ácido base? b. ¿Podría explicar la causa? La paciente de al lado de Juan se internó con signos de deshidratación por una diarrea aguda importante. El estudio de su medio interno indica: Henle. Molecular mechanism and regulation. J Nephrol 2002. Mar-Apr. 15, Suppl 5: 588-96. Hazinski MF. Manual of Pediatric Critica! Care. I" ed. Mosby, 1991. Hazinski MF. Nursing Care of the critically ill children. 2nd ed. Mosby, 1991. Hill LL. Body composition, normal electrolyte concentra tions and the maintenance of normal vol u me, tonicity and acid base metabolism in The Pediatrics Clinics of North America. Vol 37 N: 2. Fluid and electrolyte therapy. Saun ders, 1990. Maxwell MH, KJeeman CR, Narins RG. Trastornos clínicos hidroelectrolíticos. 41 ed. Editorial Médica Panamericana, 1991. Shapiro B, et al. Clinical application of blood gases. 2nd ed. Mosby-Year Book lnc. 1�94 . pH: 7,20 Pco 2 : 26 mm Hg Bicarbonato: 10 mEq/L Na+ : 130 mEq/L K + : 2,5 mEq/L cr: 108 mEq/L a. ¿Qué tipo de trastorno presenta? b. Calcule el anion gap (si aún no lo hizo) y compárelo con el caso anterior · Francisco Hiba un paciente de 70 años con EPOC ( enfermedad pulmonar obstructiva cró nica) (véase cap.11) ingresa con el siguiente protocolo de gases: pH: 7,27 Pco 2 : 76 mm Hg Bir,arbonato: 28 mEq/L Po 2 : 50 mm Hg a. ¿Podría catalogar el trastorno? Candela Gorra ingresa con un cuadro de an siedad muy importante. Manifiesta calambres y contracturas en manos y pies. Un estado ácido base revela: pH: 7,56 Pco 2 : 20 mm Hg Bicarbonato: 20 mEq/L a. ¿Qué tipo de trastorno presenta la paciente?
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