stewartgases arteriales

H EOSTASIS HI R XIMACI N BASADA

STE Alonso Gmez O, MD

Nota introductoria sobre la bibliografa: En este artculo pre-sentamos nuestra propia elaboracin sobre la tema propues-ta por el doctor Stewart y los aportes adicionales de Fencl, que han sido elegantemente difundidos por Kellum. Como quiera que nuestro apoyo bibliogrfico se encuentra funda-mentalmente en los escritos de estos 3 autores, el intento de referencim' el texto "como lo manda la ortodoxia" result en una reiteracin de estos escritos y en casi cada pnafo la re-ferencia res ul tan te fue (1-3).

En consecuencia, optamos por presentar la bibliografa en forma menos ortodoxa, simplemente referencindolas al final del artculo. Aspiro a que este "pecado" no demerite la credibilidad del texto y logre el beneplcito del lector.

La concentracin del ih hidrgeno ([H+]), cuyo valor nor-mal es de 40 nmol/L y que origina un pH de 7,4, es finamente regulada por el organismo. Un fenmeno interesante es que, el organismo mantiene la [H+] en un rango de concentracin nanomolar (36-43 nmol/L), mientras que la mayora de los dems iones son regulados en un rango de concentracin mi-limo lar. (Kellum) En otros trminos, una vm'iacin de Na de 1 mili equivalente (1 milln de nanoequivalentes o nanomo-les) no origina cambios homeostticos importantes, mientras que la variacin en la [H+] de 40 nanomoles (40 millonsimas partes de un miliequivalente), puede ser catastrfica para el organismo (figura 1).

Figura 1. Regulacin del in hidrgeno (W) por el organismo.

Una razn para que la [H+] sea tan finamente regulada es la alta densidad de carga del in H, que se debe a su alta rela-cin entre la carga y la masa del mismo. Esta alta densidad de carga le confiere al H unos campos elctricos muy grandes y

NO: UNA N A

lo hace especialmente capaz de interactuar con los puentes de hidrgeno, ampliamente distribuidos en la naturaleza.

El H+ interacta con los puentes de hidrgeno, disminuye su fortaleza y amenaza las estructuras que se basan en ellos para mantenerse. Esta capacidad del H+ se debe a que tiene una alta densidad de cm'ga por su baja relacin carga-masa, lo que le confiere unos campos elctricos muy grandes.

Por otro lado, el H+ es capaz de interactuar rpidamente con enzimas, receptores celulares, protenas etc., y por esta va, alterar muchas de las reacciones bioqumicas normales.

Adems, las fluctuaciones de la [H+] intracelular tiene grandes efectos sobre el desempeo celular, quizs por al-teracin de la carga proteica, afectando as la estructura y funcin celular (Kellum) (figura 1).

Estas nociones han llevado a una preocupacin constante por parte del clnico sobre las causas de las variaciones en la [H+], preocupacin sta que se extiende hasta finales del siglo XIX.

A comienzos del siglo XX, se populm'iz la teora de Bronsted-Lowry que concibe a los cidos y las bases como donadores y aceptores de protones respectivamente. A paltir de ella, Henderson inicialmente y ms tal'de Hasselba1ch esta-blecieron su concepcin de equilibrio cido base, entendiendo la [H+] como fruto de la relacin entre cidos y bases, creando entonces la muy famosa ecuacin de Henderson-Hasselbalch, a paltir de la cual, el bicarbonato se acept como uno de los elementos centrales en la regulacin de la [H+].

Con base en estos postulados, se acept la nocin de que el H ingresa al organismo y es eliminadO'a travs del rin. Durante su "paso" por el organismo, su concentracin es re-gulada por el bicarbonato quien se encarga de "taponm'" el exceso eventual en la[H+], gracias a mecanismos de reabsor-cin y regeneracin de bicarbonato, creados en el rin y el estmago (figuras 2a, 2b, 2c).

Este enfoque tiene, sin embargo, algunas deficiencias, tal como lo seala Fenol (2). En primer lugar, no ofrece ningu-na definicin de neutralidad qumica, definida como [H+] = [OH-] en los sistemas acuosos y cuya nocin es esencial para la interpretacin de algunos fenmenos cido base en bio-loga. Por otro lado, esta aproximacin, que pm'ece til para anlisis del equilibrio dentro de un sistema nico, homog-neo, no es adecuada pm'a el anlisis de las interacciones cido base entre diferentes compartimeptos, a travs de membranas biolgicas, como sucede en los organismos biolgicos (figu-ras 2a, 2b, 2c).

CUIDADO INTENSIVO Y TRAUMA

LA CONCENTRACiN DEH+ NO DEPENDE NI DE LA ADICiN

NI DELA SUSTRACCiN DE ION H DE LA SOLUCiN

EL ESTMAGO:

NO SACAH+ DELLEC PARA PRODUCIR

ELHCl

Figuras 2a, 2b, 2e. Regulacin del H+ por el estmago y el rin.

El trabajo de Stewart (1) ha permitido cuestionar algunos de los postulados centrales de la teora actual sobre el equili-brio cido base (EAB). Algunos de estos cuestionamientos se pueden resumir as: estos 3 planteamientos pueden dejarnos verdaderamente sorprendidos. Pareciera que todo nuestro co-nocimiento sobre el equilibrio cido base fuera, por decir lo menos, insuficiente.

Sin embargo, las demostraciones de Stewart, as como las discusiones de Kellum y Fencl, son contundentes en afirmar que ha llegado el momento de revisar cada uno de los con-ceptos con los que venamos trabajando.

Dos ejemplos que a continuacin exponemos, nos permi-ten reflexionar un poco sobre la verdadera utilidad del enfo-que de Henderson-Hasselbalch.

Ejemplo 1: Se acepta que el estmago "obtiene" H+ del LEC para producir HCL y le devuelve HC03-. Veamos en detalle algunos datos cuantitativos (Figuras 3a, 3b, 3c).

El clculo descrito nos crea algunas inquietudes: cmo "construir" 1 L de HCL si en el LEC slo hay 560 nmoles de H+ disponibles y se requiere una cantidad 1.780 veces ma-yor? (figuras 3a, 3b, 3c) Por qu, a pesar de las cifras, una succin de 1 L no ocasiona cambios mayores en un paciente? Cul es la explicacin? Ser que la teora est fallando? No parece ser cierto que el estmago "extrae" H+ del LEC.

EN tccJ1EJUG()GST~I~O

5/ HOMEOSTASIS DEL HIDRGENO: UNA APROXIMACiN BASADA EN LA TEORA DE STEWART

acid-base chemistry, que resumi elegantemente en un ar-tculo con el mismo nombre publicado en la revista Can J Physiol Pharmacol1983; 61: 1444-61.

PARA~tT~lVIjPbN~R" 860 1nl1101 DEH+ SE~E:QUIE.Rt;N 8.6~4ccDENaHeO:3

Figuras 4a, 4b. Taponamiento de H+ con bicarbonato.

Los principios fundamentales de las soluciones pueden concebirse como "normas" que deben ser cumplidas por las soluciones biolgicas. Son postulados que SIEMPRE SE CUMPLEN (figura 5).

EqVI~I~Rj/;I,.Cj:R'Q ~ :.~,~~ih~YiftgfJ~~J!]~~!:-t~~lt~;~~~ Figura 5. Principios fsico-qumicos de las soluciones.

Si estos principios no son tenidos en cuenta en el anlisis de la solucin, ser enada nuestra comprensin de la misma.

La nocin de "Sistema" aplicada a las soluciones nos perrni-te ampliar nuestro conocimiento sobre las mismas. En efecto,

ello implica que en una solucin con vruios mecanismos en in-teraccin, los cambios que se suceden en esta solucin deben ser comprendidos en funcin de todos los agentes que interac-tan y no en funcin de uno solo. En la prctica, esto signiijca que, en el anlisis del estado cido base, la evaluacin ser in-suficiente y por lo tanto inconecta cuando solo consideramos el H+ o el HC03- como nicos condicionantes de dicho estado.

El anlisis conecto implica tener en cuenta todos los com-ponentes de la solucin, so pena de incunir en errores de in-terpretacin, como parece haber sucedido en el ltimo siglo. Dentro de esta misma concepcin de sistema, es entonces imperativo considerar los principios de disociacin y de elec-troneutralidad cuando enfrentamos el anlisis de las solucio-nes biolgicas complejas (figura 6).

Figura 6. Equilibrio de disociacin y electroneutralidad.

En la frmula se observa que la masa de los componentes permanece constante, lo que tambin se conoce como el prin-cipio de conservacin de la masa.

La omisin del equilibrio elctrico nos induce a errores en la interpretacin del comportamiento de la solucin, conside-racin sta que no ha sido hecha en el anlisis tradicional del equilibrio cido base.

En esencia, el trabajo de Stewrut consisti en aplicar las ecuaciones fundamentales de los equilibrios de disociacin y elctrico para calcular los determinantes de la concentracin de in hidrgeno en soluciones cada veZ ms complejas as: agua pura, agua + iones fuertes; agua + io~~sfueltes + cidos dbiles; agua + iones fuerteS + cidos dbiles + CO2 En la fi-gura se resume el pro5eso en el caso del agua pura (figura 7).

< ' ,~

~UN.EJEMPLOENELAGUAPURA

I H20 I~I [H+] + [OH-] I I H20 I ~ Ik x [H+] x [OH-11 I [H+] I ~ llQ!ill

Figura 7. Equilibrio de disociacin y neutralidad en el agua pura.


Ntese que la ecuacin final ([H+] = k' x [H20]) es el re-

sultado de considerar simultneamente los equilibrios de di-sociacin y de neutralidad. En este caso, la frmula del equi-librio de neutralidad permite reemplazar el valor de [OH-] en la frmula del equilibrio de disociacin, con lo que se logra la ecuacin final en la cual se observa que la concentracin de H+ en el agua pura depende de la constante k' y la concen-tracin de agua en ella, en momentos en los que la [H+] es igual a la [OH-].

Dejando de lado el proceso metodolgico, revisemos un poco los principales hallazgos del trabajo de Stewart, tal como los comprendemos (figura 8).

EN LAS SOLUCIONES BIOLGICAS EXISTEN DOS GRUPOS DE VARIABLES:

VARIABLES INDEPENDIENTES

Figura 8. Hallazgos de Stewart.

VARIABLES DEPENDIENTES

VARIACI SECUNDAR

Trataremos de hacer una exposicin sencilla, incluso a costa de la exactitud, con el propsito de ofrecer los elemen-tos centrales de la teora. Aspiramos, sin embargo, a que el lector re CUlTa a las fuentes originales citadas en la bibliogra-fa, en aras de una mayor profundizacin en el tema.

El haber determinado que existen dos tipos de variables en las soluciones biolgicas es esencial para la compren-sin de los cambios que se suceden en la concentracin del in hidrgeno.

Las variables dependientes se denominan as porque sus cambios son siempre secundarios, es decir, cambian su con-centracin solamente cuando han variado las variables inde-pendientes (figuras 9a, 9b).

Cuando una variable independiente sufre un cambio en su concentracin, ocasiona un cambio en la concentracin de las variables dependientes. Por supuesto que las variables de-pendientes no son susceptibles de variacin autnoma y por tanto no es dable pensar que su cambio modifique la concen-tracin de las variables independientes.

Esta grfica nos resume un planteamiento de importancia capital para la comprensin de la nueva teora sobre el equi-librio cido base.

Como se ver ms adelante, este concepto modifica sus-tancialmente el enfoque "tradicional" sobre la causa de los cambios en las concentraciones de hidrgeno y bicarbonato en las soluciones corporales.

En resumen, Stewart encontr que en las soluciones biol-gicas existen dos grupos de variables, de las cuales, el grupo

de independientes varan primariamente y son las responsa-bles de los cambios observados en el grupo de variables de-pendientes (figuras lOa, lOb).

CAMBIO EN LAS VARIABLES

INDEPENDIENTES ..

CAMBIO EN LAS VARIABLES DEPENDIENTES

CAMBIO EN rl~ CAMBIO EN LAS VARIABLES [QJv- LAS VARIABLES

INDEPENDIENTES DEPENDIENTES

SI OBSERVAMOSUN~AME3IENl.AS VARIABLES DEPENDIENTES

Figuras 9a, 9b. Cambios en las variables dependientes e independientes.

LAS VARIABLES. INDEPENDIENTES

D D D LA DIFERENCIA

EL C02 DE IONES FUERTES

po21 D~F I LOS CIDOS

DBILES NO VOLTILES

-2p:1

Figuras lOa, 10b. Variables independientes y dependientes.

Veamos ahora en detalle los grupos de variables. Las tres variables independientes son las "reguladoras" de la concen-tracin de las 6 variables dependientes. Entre estas ltimas, resaltamos al hidrgeno y al bicarbonato.

De acuerdo con lo expuesto, es claro que las variaciones en la concentracin de H+ y de HC03- son secundarias. Es decir que, no es posible concebir una variacin autnoma de estos dos iones, sino que cuando observamos un cambio en


la concentracin de uno de ellos o de ambos, debemos en-tenderla como consecuencia de la variacin de alguna de las variables independientes.

En otros trminos, cuando cambia la concentracin de H+ o deHC03', debemos buscar su explicacin solamente en un cambio en la concentracin de la pC02, DIF o Atot (figura 11).

Figura 11. Cambios en la conc~ntracin de H+.

En las figuras l2a y l2b se observa la relacin de cada una de las variables independientes con la concentracin de in hidrgeno.

[)IE :: pIEE~I~~I~~[)I~_~~!~I~I[;~1 ... (SlQ:i:::.:.ST.R~NGJJ~J:)lE.FJ;BJ;.N~ELI

Figuras 12a, 12b. Variables independientes en relacin con la concentracin del in hidrgeno.

Atot y C02 1a afectan en forma directamente proporcional, es decir, cuando su concentracin aumenta, tambin lo hace la concentracin de H+. Por el contrario, cuando la DIF se re-duce, aumenta la concentracin de H+, actuando entonce$ en forma inversamente proporcional. Veamos ahora con mayor detalle, cada una de las variables independientes.

Diferencia de iones fue11es (DIF): en su trabajo original, en ingls, Stewart la denomina Strong Ion Difference (SID) y en realidad es "una variable agrupada". Un in fuel1e es aquel que se disocia completamente al entrar en la solucin. La DIF es la carga neta de los iones fuel1es y equivale al valor resultante de la diferencia entre los cationes fuel1es y los aniones fuer-tes presentes en la solucin y por esa razn sealamos alTiba que se trata de una "variable agrupada", fruto del ingenio de Stewm1 pm'a hacer ms comprensible el efecto de los iones fuertes de la solucin sobre la concentracin de H+.

Los iones fuel1es normales presentes en los lquidos biol-gicos son Na+, K+, Ca++, Mg+, Cl- y S04-' Sin embm'go, como lo seala Stewm1, el Ca++el Mg+, y el SO 4 se encuentran en cantidades muy pequeas y por tanto pueden desconocerse sin afectm' la DIF. En consecuencia, aceptamos la D,IF como la resta de (Na++K+) - Cl-, con un valor normal de 40-42 mEq/L.

Atot o aniones dbiles no voltiles, est constituida por las protenas de la solucin. Sin embargo, como lo seala Stewart, las globulinas tienen poco o ningn efecto desde el punto de vista inico, de tal manera que es la albmina el componente central de los aniones dbiles de las soluciones corporales.

Kellum cita los ap011es efectuados por Fencl y seala que el fosfato debe ser considerado como parte integral de los anio-nes dbiles no voltiles (Atot). De acuerdo con este ltimo autor, consideramos entonces que Atot est constituida por la albmina y el fosfato presentes en la solucin (figura 13) .

Figura 13. Componentes de los iones dbiles (ATOT).

El CO2 no requiere mayor discusin. En efecto, es am-pliamente conocido el concepto de que el CO2 disuelto en la solucin afecta la concentracin del in H+. As, la pC02 se constituye en la 3a variable independiente y que en conjunto con Atot y la DIF, son los condicionantes de la concentracin de H+ en las soluciones biolgicas.

En resumen, de acuerdo con los hallazgos de Stewm't, el H+ es una vm'iable secundaria y su concentracin en los l-


quidos biolgicos est determinada por las tres variables in-dependientes.

No parece entonces viable aceptar que las variaciones en la concentracin del ion H+ sean causadas por un proceso de adicin o sustraccin de H+ de las soluciones biolgicas. A la luz de la teora deStewart, debemos buscar la causa de los cambios en la concentracin de H+ en la pC02, Atot y DIF.

Ahora bien, si la hiptesis de adicin y sustraccin de H+ de la solucin no tiene soporte segn los hallazgos de Stewart, debemos entonces preguntarnos, como hacen, las variables independientes para afectar la concentracin de H+?

La figura 14 muestra el esquema de una hiptesis plausi-ble a nuestro juicio. Las variables independientes (C02, DIF y Atot) induciran disociacin o asociacin del agua, con lo que sta "liberara" H+ a la solucin.

Figura 14. Disociacin del agua.

En efecto, tal como lo seala Kellum, el H+ presente en la solucin es el producto de la disociacin del agua presente en ella.

Lo que parece suceder es que los cambios producidos en la carga neta como consecuencia de las modificaciones en las variables independientes son "compensados" elctricamente por las variables secundarias.

En trminos ms simples, aunque quizs menos precisos, los cambios en las variables secundarias, dentro de las cua-les destacan el H+ y el HC03 son fenmenos destinados a mantener la neutralidad elctrica de la solucin, alterada por modificaciones primarias en las variables independientes.

A la luz de estos conceptos, es posible establecer una hipte-sis diferente a la imperante, sobre los procesos que se suceden en el organismo, a propsito de la homeostasis del in hidrgeno.

Acostumbrados como estamos a entender las variaciones del in hidrgeno como fruto de su interaccin con el bicar-bonato, parece ser que debemos ahora aceptar que esta no-cin es "metafrica". Dado que estos dos iones corresponden al grupo de variables secundarias, no pueden variar prima-riamente ni como fruto de su interaccin, sino que son mo-dificaciones que suceden como consecuencia de los cambios de las variables primarias y tienden a mantener el equilibrio elctrico de la solucin.

90

El concepto vigente se resume en la figura 15. El H+ in-gresa al organismo y dentro de l es transportado a travs de los diferentes compartimientos. En cada compartimiento, el H+ es "taponado" por el bicarbonato presente. Finalmente, el H+ es eliminado a travs del pulmn, el estmago y el rin. Estos dos ltimos rganos se encargan adems de reingresar el bicarbonato al organismo.

Figura 15. Taponamiento del H+ en el organismo.

La nueva teora nos dice que en realidad, el H+ no es trans-portado de compartimiento en compartimiento, sino que en cada uno, son las variables independientes las que condicio-nan su concentracin. En otros trminos, cada compartimien-to determina "su propia concentracin" de H+ de acuerdo con el valor de sus variables independientes, que se encargan de inducir cambios en la disociacin del agua.

Por otro lado, el concepto de "taponamiento" del H+ por el HC03- no parece ajustarse a la realidad. En efecto, dado que el bicarbonato tambin es una variable dependiente, los cambios en su concentracin deben entenderse como conse-cuencia de la variacin de las variables independientes y no como fruto de su interaccin con el H+. En otros trminos, cuando observamos una variacin en el H+, el cambio simul-tneo en la concentracin de bicarbonato es u-'fenmeno acompaante, cuyo origen es el mismo que caus el cambio en el H+, es decir la modificacin en alguna de las variables independientes.

Los cambios en las concentraciones de H+ y de HC03- son entonces secundarios, y simultneos. Esta simultaneidad del cambio Oligina la idea errnea de que modifican su concen-tracin como consecuencia de una interaccin entre ellos, lo que incluso puede guardar una relacin matemtica. Sin em-bargo, esta relacin matemtica que puede comprobarse con la ecuacin de Henderson-Hasselba1ch, no implica una relacin causal. Es simplemente el fruto de la simultaneidad promovida por el principio de electroneutralidad, cuyo origen, como se dijo est en los cambios en las variables independientes.

Para recapitular, digamos entonces ql~e no existe apoyo para la idea de que el H+ entra al organismo, "es trasteado"


por sus compartimentos y eliminado. por el rin y el est-mago. Tampoco parece aceptable que en su "paseo" por el organismo, el H+ es "taponado" por el bicarbonato. Lo que en realidad parece suceder es que la concentracin de H+ est determinada, en cada compartimiento, por la concentracin de las variables independientes existentes en l (figura 16).

Figura 16. Concentracin de H+ y de las variables independientes.

Podemos ahora preguntarnos cmo se establecen enton-ces las diferencias de concentracin de H+ entre los diferentes compmtimientos? Es decir si no existe un traslado de H+ entre los compmtimientos que explique sus diferencias, cul es el mecanismo por el cual se establecen las diferencias observadas en la clnica? En la figura 17, se esquematiza nuestra compren-sin sobre la respuesta a esta interesante pregunta.

La figura 17 pretende mostrar 3 compartimientos inde-pendientes del organismo, el primero de los cuales sera el intravascular. En forma similar, muestra las 3 variables inde-pendientes, responsables de la concentracin de H+.

Figura 17. Concentracin de H+ en los compartimientos.

La gran difusibilidad del CO2 le permite "atravesar" en forma inmediata todos los compartimentos, de tal manera que no se establece ninguna diferencia en la pC02 entre ellos. Ahora, como la pCO? se iguala en ellos, no es posible expli-car por este mecanismo, una diferencia en la concentracin de H+ entre los compartimentos.

Atot es una variable constituida principalmente por la

pmtimentos, no podr entonces establecer diferencias entre ellos y por tanto tampoco es una explicacin lgica para ex-plicar las diferencias en la concentracin de H+ en los otros compartimentos.

Queda entonces la DIF, como la nica variable indepen-diente que puede cambiar su concentracin en forma dife-rencial en cada compartimiento, y es precisamente sta, la respuesta a la pregunta inicial. En efecto, la concentracin de iones fuertes puede ser muy diferente en el plasma, en el rin y en el estmago y por lo tanto, condicionar una concentracin diferente de H+ en estos compartimentos. Este concepto est representado en nuestra figura por los diferen-tes tamaos de la DIF y por supuesto, por los diferentes "ta-maos" de la concentracin de H+ ([H+]).

En conclusin, podemos decir que la diferencia de la [H+] que se observa entre los diferentes compartimentos del or-ganismo, se origina en la variacin de la DIF que ocurre, en forma independiente en cada uno de ellos.

Como consecuencia de las consideraciones hechas, es necesario revisar los conceptos sobre la interaccin entre el rin y el plasma, as como aquella que se presenta entre el estmago y el plasma.

Comencemos analizando la interaccin entre el rin y el plasma sanguneo (compmtimiento renal y compmtimiento intravascular). La figura esquematiza dos hiptesis. La teora "vigente", en la parte superior, muestra un rin que "extrae" H+ de la sangre y lo elimina a travs de la diuresis, acidifican-do la orina. Simultneamente, mediante los mecanismos de "reabsorcin y regeneracin" de bicarbonato, "se lo devuel-ve" al plasma para que all "cumpla sus funciones de taponar el exceso de H+", controlando as el pH sanguneo.

En la pmte inferior de la figura se representa la teOlia de Stewart. Como puede observarse, lo que en efecto sucede es que el rin modifica la concentracin plasmtica de los iones fueltes, mecanismo ste que modifica la DIF en la sangre y de este cambio resultan a su vez los cambios en la concentracin del in hidrgeno sanguneo, que por supuesto, se acompaan de cambios en la concentracin de HC03- (figura 18).

"

albmina y por tanto se restringe al espacio intravascular. Figura 18. Teora vigente (superior) y teora de Stewart (inferior). Como las protenas no difunden libremente a los otros com-


En forma similar, el pH de la orina no es el prOducto de la adicin del H+ proveniente de la sangre, sino de la variacin de la DIF en la orina, cambio ste capaz de modificar su con-centracin de H+.

Procederemos en forma similar para el anlisis de la in-teraccin entre el estmago y el espacio intravascular (com-partimiento gstrico y compartimiento vascular). En la parte superior de la figura se esquematiza la teora "tradicional". El estmago "extrae" H+ del compartimiento vascular para formar el HCl. Simultneamente, le "aporta" bicarbonato a la circulacin, el cual, al ingresar en ella, "tapona" el in H+, disminuye su concentracin y consecuentemente eleva el pH produciendo la alcalosis postprandial, tambin denominada marea alcalina.

Segn la teora de Stewart, el mecanismo fundamental para la elaboracin de HCl es la extraccin de Cl- desde el compartimiento vascular. El exceso de Cl en la luz intestinal reduce la DIF y, por este mecanismo aumenta la concentra-cin luminal de H+, formndose as el HCl (figura 19).

Figura 19. Teora tradicional (superior) y teora de Stewart (inferior).

A su vez, la salida de Cl- del compartimiento vascular, aumenta en ste la DIF, y como consecuencia de ello, se au-menta la DIF intravascular, reducindose subsecuentemente la concentracin de H+ y produciendo, por este mecanismo, la marea alcalina.

Recapitulemos lo discutido hasta el momento: entre otros, los iones hidrgeno y bicarbonato son variables secundarias y por tanto, su concentracin en los lquidos corporales est determinada por las tres variables independientes: pC02, Atot y DIF. En consonancia con ello, cuando encontramos una variacin en la concentracin del in H+, debemos buscar su causa en una variacin de pC02, Atot o DIF.

Por ejemplo, frente a una reduccin del pH (aumento de la [H+]) en presencia de una pC02 y un Atot normales, la nica explicacin para esta acidosis es una reduccin en la DIF.

En la figura 20 tratamos de resumir los conceptos. Cuando encontramos una alteracin del pH en la sangre de nuestro paciente, el siguiente paso ser evaluar la pC02, Atot y DIF.

En la variacin de una o ms de stas encontraremos la causa de la alteracin del pH. Enfaticemos que slo en la variacin de una o varias de las variables independientes, podemos en-contrar la causa del cambio en el pH.

Figura 20. Variaciones del pH y de las variables independientes.

Los conceptos hasta el momento discutidos permiten derivar el papel central de las variables independientes en el anlisis de los condicionantes de la concentracin del in hidrgeno. Quizs, entre ellas, la DIF es el concepto ms novedoso y por ello, pasaremos ahora a discutirla con mayor detalle.

Parece oportuno sealar que, hasta el momento, y en aras de una mayor claridad, hemos omitido deliberadamente algu-nos elementos que, expresados en esta parte del documento, permitirn ampliar la nocin de la DIF.

Hemos establecido hasta el momento que la diferencia de iones fuertes cOlTesponde a la carga neta de los iones fuertes presentes en la solucin y que para el caso del organismo, en condiciones de normalidad, es equivalente a (Na+ + K+) - Cl-,.

Agreguemos ahora que, en situaciones anormales, pueden aparecer, en las soluciones corporales, algunos aniones fuer-tes que, cuando estn presentes entran a ser parte de la DIF, precisamente por tratarse de iones fuertes.

Veamos estos conceptos con un poco ms de Qetalle. Una de las consecuencias de la hipoperfusin tisular"es la pro-duccin de cido lctico, sustancia'que tiene la propiedad de disociarse completamente, liberando lactato en la solucin.

En forma similar, en caso's de descompensacin diabtica, se generan cuerpos cetnicos que tambin tienen la propie-dad de disociarse completamente.

Como el lactato y las cetonas se disocian completamente, son iones fuertes. Ahora, por definicin, la DIF es la carga neta de los iones fuertes presentes en la solucin y por lo tan-to, estos "nuevos" aniones, entran a modificar la carga neta de los iones fuertes y por tanto afectan la concentracin del in hidrgeno (figura 21).

Sin embargo, la definicin matemtica que hasta ahora hemos establecido para la DIF ([Na+ + K~]-CI-) no incluye a estos nuevos cationes. La consecuencia de esto es la de que, en casos de lactacidemia y/o cetonemia, encontraremos una


DIF normal (40-42 mEq/L), pero el pH estar bajo, por efec-to de estos aniones no medidos en la frmula.

ANIONES ORGNICOS

HACEN PARTE DE LA DIF PERO NO APARECEN

EN EL CLCULO I(DIF = Na+ + K+ - CI-) I

NO APARECEN "EN EL CLCULO,PEROS INFLUYEN EN LA [H+]

Figura 21. Lactato y cetonas son iones fuertes.

En ciertos estados patolgicos aparecen, en el organismo, algunos aniones fuertes. La ingesta de alcohol metlico, es un ejemplo. Por otro lado, en casos de insuficiencia renal, se acumulan sulfatos en el organismo (figura 22).

,

OTROS ANIONES

HACEN PARTE DE LA DIF PERO NO APARECEN

EN EL CLCULO I(DIF = Na+ + K+ - CI-) I

NO APARECEN EN EL CLCULO, PERO s INFLUYEN EN LA [H+]

Figura 22. Alcohol y sulfato son aniones fuertes.

stos, por su caracterstica de disociarse completamente, afectan la carga neta de iones fuertes y en consecuencia al-teran la concentracin de H+. Aqu tambin podemos aplicar lo discutido para el caso del lactato y las cetonas, es decir, que modifican el pH, pero no son detectados en la frmula de la DIF (Na+ + K+ - en. En este caso tendremos un hallazgo similar al anterior, es decir tendremos una DIF normal, en presencia de una acidosis metablica.

En las figuras 21 y 22 tratamos de resumir la verdadera dimensin de los aniones fuertes. En condiciones de norma-lidad, solo el el- est en cantidades suficientes como para ejercer una accin sobre la carga neta de los iones fuertes. En condiciones patolgicas, sin embargo, "aparecen" otros anio-nes que pueden alterar dicha carga: lactato, cetonas, alcohol y sulfatos y en consecuencia modificar la [H+].

Las anteriores consideraciones nos permiten ahora recom-poner la frmula de la DIF, agregndole los aniones que pue-den aparecer en forma patolgica:

DIF = (Na+ + K+) - (CI- + La- + Ce' + Otros-)

Nos hallamos ahora frente a dos frmulas, cada una de las cuales trata de estimar la DIF. La DIF aparente (DIFa) mide la carga neta de los iones, considerando, en los aniones, sola-mente al eL La DIF efectiva (DIFe) considera, adems, los otros aniones posibles en el organismo.

Vale la pena sealar aqu que no existen dos DIF. Lo que sucede es que disponemos de dos formas para aproximarnos a ella. La DIF es una sola e incluye todos los cationes y anio-nes fuertes, lo que coincide con el concepto de DIFe.

Para medir la DIF (DIFe) debemos entonces cuantificar todos los iones fuertes. Ahora, como la cuantificacin de lac-tato, cetonas, alcohol y sulfato es difcil en la rutina clnica, podemos aproximarnos al valor de la DIFe a travs del clcu-lo de la DIFa, que nos mide "una parte de la DIFe". En esta forma, podemos analizar el equilibrio cido base en una for-ma ms factible desde el punto de vista clnico. Por supuesto que, cuando nos aproximemos a travs de la DIFa, debemos recordar que nuestro propsito bsico es tratar de conocer la DIFe y que para ello, slo estamos considerando una parte de la misma.

Las figuras 23a y 23b permiten comprender mejor esta aproximacin. En condiciones normales, el valor de la DIFa es igual al de la DIFe porque no existen aniones fuertes di-ferentes al el-o

DIF "APARENTE"

Figuras 23a, 23b. DIF efectiva y DIF aparente.

En presencia de otros aniones fuertes, (lactato, cetonas, sulfato) la DIFe estar reducida, pero ello no podr ser detec-tado en la DIFa, cuyo valor ser mayor. En resumen, la DIF entendida como la carga neta de los iones fuertes presentes en la solucin est definida mate1l1ticamente como (Na+ + K+) - (el- + La- + ee- + Otros-). Para referirse a ella, Stewart ha acuado el trmino de DIF efectiva (DIFe).

SECCION 1: CONCEPTOS BASICOS 93


La DIF aparente (DIFa) es DIF que est conformada por los electrolitos sricos y que nos permite aproximarnos a la DIF en una forma ms factible clnicamente.

El uso de la DIFa como un instrumento para evaluar el equilibrio cido base sin tener que medir algunos aniones de difcil implementacin clnica, requiere de su anlisis a la luz del pH del paciente.

Construyamos ahora algunos escenarios que puedan ayudar en la comprensin y para ello, establezcamos unas condiciones que permitan centrar nuestra atencin solamente en la DIF.

Recordemos que todas las alteraciones en la [H+] son debidas a cambios en las concentraciones de pC02, Atot y DIF. Para los siguientes casos hipotticos, establezcamos que pC02 y Atot son normales, de tal manera que podamos cen-trar en la DIF la causa de los cambios eventuales en el pH del paciente.

En este escenario, el paciente tiene un pH normal y por tanto no ha variado su [H+]. Como la [H+] es normal, es claro que tambin son normales los valores de pC02, Atot y DIFe (figura 24).

Figura 24. DIFa DIFe.

En consecuencia, el valor de la DIFa calculado a partir de los electrolitos sricos tiene que ser igual al valor de la DIFe. Es decir, que el valor de la DIFe del paciente pudo ser determinado mediante el clculo de la DIFa y por lo tanto po-demos asegurar que nuestro paciente no posee, en su tOlTente sanguneo, aniones fuertes diferentes al Cl-.

Esto significa que, para este paciente, podemos afirmar que los valores de lactato, cetonas, alcohol y sulfato son nor-males, incluso sin haberlos medido. En el escenario 2 obser-vamos que el pH ha disminuido y por lo tanto ha aumentado la [H+]. El aumento en la [H+] slo puede ser explicado por cambios en pC02, Atot y/o DIFe. Como hemos establecido que pC02 y Atot son normales, debemos forzosamente acep-tar que el aumento en la [H+] est siendo producido en este paciente por una reduccin de la DIFe (figura 25).

Figura 25. La DIFa sobreestima el valor de la DIFe.

Ahora bien, la DIFa, calculada a partir de los electrolitos sri-cos de este paciente, nos da un valor normal de 40 mEq/L.

Este hallazgo nos coloca en una disyuntiva: o la DIFe es normal, o la DIFa no la cuantific con exactitud. Como la [H+] aument y los valores de Atot y pC02 son normales, la nica explicacin viable para el aumento de la [H+] es una reduccin de la DIFe y por lo tanto tenemos que concluir que la DIFa est sobreestimando el valor de la DIFe. En otros tr-minos, podemos decir que, en este paciente existen aniones fuertes, no cuantificados a travs de la DIFa.

Ntese que la clave est en cuantificar la DIFa y analizarla en funcin del pH. Para este paciente, la presencia de una DIFa normal con una [H+] aumentada, nos permite concluir que la acidosis metablica es causada por alguno de los anio-nes fuertes no presentes en la DIFa: lactato, cetonas, sulfato o alcohol.

Aprovechemos un poco este escenario para indicar cmo procedemos en la clnica diaria. Un rpido examen clnico y un valor normal de la creatinina srica, nos permitirn descartar la ingesta de alcohol y la insuficiencia renal, con lo que podemos establecer que la acidosis del paciente slo puede deberse a dos aniones: el lactato o las cetonas. A su vez, la hIstoria clni-ca y la medicin de cetonas en mina nos permitirn descartar la descompensacin diabtica como causa de la acidosis meta-blica, dejando claro que el paciente tiene una hiperlactatemia que le est generando su acidosis metablica.

Estos dos casos hipotticos nos permiten precisar los con-ceptos: 1. Cuando hablamos de la DIF, nos referimos a la carga

neta de los iones fuertes cuya definicin matemtica es la DIFe: (Na+ + K+) - (Cl- + La- + Ce- + alcohol + S04)'

2. La DIFa (Na+ + K+ - Cn es la carga neta de los electrolitos plasmticos y por lo tanto, es una cuantificacin incom-pleta de la DIF.

3. En condiciones normales, como no e:cisten lactato, ceto-nas, alcohol ni sulfato en la circulacin, entonces toda la


carga neta de los iones fuertes est a cai-go de la DIFa y por tanto, el valor de sta es igual al valor de la DIFe.

4. En condiciones patolgicas sin embargo, la presencia de lactato, cetonas, alcoholo sulfato, reduce la DIFe, en cuyo caso el valor de la DIFa ser superior al de la DIFe.

5. En la aproximacin al diagnstico, en condiciones de nor-malidad de peo2 y Atot, primero calculamos la DIFa y su valor lo evaluamos en funcin del pH. Un valor normal del pH acompaado de una DIFa normal, nos permite de-clarar la normalidad cido base, sin investigar ms. Un valor normal de la DIFa acompaado de un pH bajo, nos induce a pensar, sin duda, que el paciente tiene un exceso de aniones: lactato, cetonas, alcoholo sulfatos.

A propsito de la DIFa, es conveniente sealar que, como quiera que representa al menos una parte de la DIFe, su va-riacin puede ser causa de alteraciones en la [H+].

En las figuras 26 y 27 se puede observar este concepto en forma grfica. En la figura 26, hemos mantenido constante la concentracin de los cationes (Na+ y K+) Y hemos variado la concentracin del el-o

Figura 26. Variacin de la concentracin de eL.

Podemos observar que la disminudn o el aumento de la concentracin de el-, sin cambio en la concentracin de los cationes, modifica el valor de la DIFa, lo que a su vez induce cambios en la [H+].

As, cuando la concentracin de el- disminuye, sin que se reduzca la concentracin de Na, la DIFa se aumenta y origina una reduccin en la [H+], producindose una alcalosis meta-blica. En forma similar, cuando aumenta la concentracin de el- sin que se aumente la del Na+, se reducir la DIFa, indudr un aumento en la [H+] y producir una acidosis me-tablica. En la figura 27 hemos mantenido constante la con-centracin de el- y hemos variado la concentracin de Na+.

Se puede observar que la variacin en la concentracin de Na+ sin cambio en la concentracin de el-, tambin modifica la DIFa y por ende induce cambios en la [H+] y en el estado cido base.

Por lo dems, debe notarse el papel secundario del po-tasio. En efecto, una reduccin del K+ desde 4 a 2 mEq/L

aumenta la DIFa en tan solo 2 mEq/L, aumento ste que tiene un efecto muy modesto sobre la [H+]. Esto contrasta con el papel relevante que la teora "tradicional" atribuye a la hipo-potasemia en la gnesis de ciertas alcalosis metablicas.

Figura 27. Variacin de la concentracin de Na+.

Las figuras tambin nos permiten afirmar que no son las concentraciones absolutas de los iones fuertes las que deter-minan los cambios en la [H+]. Debe tenerse en mente que es la carga neta de todos ellos y por lo tanto la DIFa la que tiene el papel protagnico en la modificacin del pH.

Aprovechemos este ltimo concepto para explicar el efec-to observado en clnica con el bicarbonato de sodio en la cOlTeccin de ciertas acidosis metablicas y del cloruro de potasio en la correccin de ciertas alcalosis metablicas.

euando administramos bicarbonato de sodio estamos infundiendo Na+, sin su acompaante tradicional, el el-o El efecto sobre el LEe ser el de aumentar la concentracin de Na+, sin aumentar concomitantemente la concentracin de el-o Este aumento aislado de la natremia, aumenta la DIFa y corrige, por esta va, el exceso de H+, causante de la acidosis metablica. Por otro lado, esta correccin no debe atlibuirse al He03- aportado con la solucin de bicarbonato de sodio, puesto que, como se ha discutido reitemdamente, el bicar-bonato es una variable secundaria y com~'tal, su adicin o sustraccin de una solucin 'biolgica no modifica la [H+].

Un razonamiento similar puede ser aplicado en los casos de la correccin de 6iertas alcalosis metablicas con la ad-ministracin de cloruro de potasio. En efecto, cuando admi-nistramos Kel, adems del K+, estamos infundiendo el- sin el acompaante tradicional, el Na+. Este aumento aislado de la cloremia, reduce la DIFa e induce una correccin de la alcalosis metablica.

Para cerrar el tema de la DIFa consideremos el efecto que tiene la cantidad de agua presente en la solucin, sobre la concentracin de los electro lito s y sobre la carga neta de los iones fuertes.

En la figura 28 esquematizamos a un adulto normal de 70 kg, cuyo contenido de agua en el ,LEe es de 14 L (20% del peso del cuerpo). Si multiplicamos la concentracin de sus



electrolitos por el agua del LEC, obtendremos el contenido total de cada uno de los electrolitos en el espacio extracelular. Como era de esperarse, la DIFa es normal (40 mEq/L).

HIDRATACiN: Normal AGUADELLEC =14L Na Srico = 140 mEq/L K ~rico . = 4 m Eq/l. CISrico:= 104rnEq/L

. Na Total = 1.960 rnE9.{140111.t;qlI..X14L) K Total = 56mEq.(41T1.Eq/~x~.4'-.} ~!!~t!!~::_1~~Q~I!I~Ef1g~_rn.~qLl:~.!~~t .

DIFa =40rnEq/L(140+4:141.

Figura 28. DIFa: Normal.

En la figura 29, este adulto "ha perdido" 2 L de agua pura del LEC, pero no ha perdido electrolitos. Al dividir el conte-nido total de cada uno de los el~ctrolitos por el nuevo volu-men del LEC (12 L), encontramos la concentracin de cada uno de ellos, tal como se observa en la figura. Con la sus-traccin de agua, la concentracin de electrolitos aumenta, pero no en igual forma para cada uno de ellos lo que resulta en un aumento de la DIF a 46,6, inducindose un estado de alcalosis metablica.

HIDRATAIN:-2L de agua.pllra AGUA DELLEC .=12L ..................... ': .. ' ....... ' ....... ' Na Srico = .163.3 f'1Eq/L(1960Jll~qI12L)

. KSrico ... =' . 4.6 rnEq/L(56 mEq /12t.)

. CISrico =121~3.mEq/L(145~~mEq/.12L)

Figura 29. Alcalosis metablica.

Finalmente, si agregamos 2 L de agua al adulto normal, bajarn las concentraciones de electrolitos, pero dado que esta reduccin no es igual para todos, la DIF se reduce a 34,7 y se induce un estado de acidosis metablica (figura 30).

La alcalosis metablica originada en la sustraccin de agua pura del organismo se denomina alcalosis por contraccin y la acidosis secundaria al exceso de agua pura en el organismo se denomina acidosis dilucional. Estos fenmenos se corri-gen agregando o sustrayendo agua libre del organismo.

Para finalizar, creo conveniente advertir que el concepto de DIFa nada tiene que ver con el de "Anion Gap" y no debe ser confundido con este ltimo. En efecto, el "Anion Gap" cuya definicin matemtica es (Na+ + K+) - (Cl- + HC03-) incluye una variable secundaria (el bicarbonato). Hemos insistido a lo largo del texto y ahora reiteramos que las variables se-cundarias no son susceptibles de variacin espontnea y por tanto su inclusin como explicacin a un desequilibrio cido base no es exacta. En consecuencia, este parmetro no puede utilizarse como indicador de la carga neta de iones fuertes en la solucin.

DIFa =34. 7rnEqlL(122;5+3.2-91.0)

Figura 30. Acidosis metablica.

Pasemos ahora a discutir las alteraciones de la DIF, con-siderada en su totalidad (DIFe). En la siguiente figura hemos resumido la propuesta de Fencl, publicada por este autor. La figura 31 muestra que los cambios en la DIFe pueden ser se-cundarios al contenido de agua o al de los iones fuertes. El mecanismo de adicin o sustraccin de agua pura ya fue am-pliamente discutido.

C~E~AGlq' ALCA-~F!~ltE"~~~1 LOSIS . " .. ]CQnp~nf~aciqn)1

Figura 31. Alteraciones de la DIFe.

Para el caso de los iones fuertes, es necesario enfatizar la importancia de la carga neta, en lugar de centrarse en su concentracin absoluta.

A partir de los conocimientos aportados por las investi-gaciones de Stewart hemos cambiado nuestra clasificacin de las alteraciones cido base. En nuestro ejercicio clnico


hemos adoptado la clasificacin propuesta por Fencl y que resumimos en la figura 32.

Figura 32. Alteraciones cido-base. Respiratorias y metablicas.

Como se observa en la figura, el concepto correspondiente a las alteraciones respiratorias no se modifica con la nueva teora. La disminucin y el aumento de la pCO') originan cambios en la [H+] produciendo alcalosis o acidosis respira-torias, respectivamente.

El cambio fundamental se observa en las alteraciones me-tablicas. En efecto, ahora en dos grandes grupos: las debi-das a cambios en la DIF y las originadas en cambios de la concentracin de Atot.

Cuando la DIF aumenta, se reduce la [H+] y se origina una alcalosis metablica. A su vez, si la DIF se reduce, el aumen-to subsiguiente en la [H+] produce una acidosis metablica. Ntese que cuando hablamos de la DIF hacemos referencia a la DIFe, que en su definicin incluye a la DIFa y que los cambios en esta ltima pueden ser comprendidos en la mis-ma direccin. Esto se debe a que la carga neta de los iones fuertes puede ser alterada tanto por el Cl- como por los otros aniones en forma independiente.

Otro tanto sucede con Atot. En efecto, su aumento o dismi-nucin originan acidosis o alcalosis metablica. En el caso de la albmina, el concepto es claro, aunque en clnica, como lo sealan Stewart y Kellum, el hallazgo de una hiperalbuminemia causante de acidosis metablica es extremadamente raro. Ms frecuente es observar el caso de la hipoalbuminemia causando alcalosis metablica y aunque Schilting (4) rechaza enftica-mente la existencia de este fenmeno, hemos acogido los con-ceptos de Stewart, Kellum y Fencl quienes lo defienden (1-3).

Quiero llamar la atencin sobre la "ausencia" de alcalosis metablica producida por hipofosfatemia, tal como se obser-va en nuestra figura resumen. Sucede que la concentracin normal de fosfato es baja (cercana a 1 mmol/L) y por tanto una disminucin de su concentracin poco afectar el estado cido base. Sin embargo, como sucede en las insuficiencias renales, la elevacin del fosfato es fuente y explicacin, al menos en parte, de la acidosis metablica que se presenta en esta enfermedad.

Finalicemos ahora estas notas fisiopatolgicas con un re-sumen de los elementos centrales sobre los determinantes de la concentracin del in hidrgeno.

La figura 33 resume lo que sucede en condiciones nor-males.

Figura 33. Determinantes de la concentracin de H+, en condiciones nor-males.

La [H+] est determinada por las variables independientes DIF, Atot y pC02 La pC02 est regulada por la actividad pulmonar. En la regulacin de la DIF se encuentran compro-metidos el rin y el estmago, que a travs del intercambio de electrolitos determinan la DIFa. El hgado se encarga del aporte de albmina, principal componente de Atot.

En condiciones normales, la concentracin del in hidr-geno, est regulada por la accin integrada del pulmn, el estmago, el hgado y el rin. La figura 34 esquematiza lo que sucede en condiciones patolgicas.

Figura 34. Determinantes de la [H+] en condiciones patolgicas.

El pulmn disfuncionante es incapaz de mantener la pC02 yen consecuencia altera la [H+].



Cuando el rin disfunciona, adems de los trastornos que pueda ocasionar en la concentracin de los electrolitos, co-mienza a retener sulfatos y fosfato.

El acmulo de sulfato reduce la DIF, porque ste es un anin fuerte y por lo tanto aumenta la carga de aniones. Este fenmeno ocasiona acidosis metablica. Adems, el aumento del fosfato circulante va a incrementar Atot y por este meca-nismo aumenta la [H+] y genera acidosis metablica.

Por otro lado, la insuficiencia cardiovascular, sea por falla cardaca o por dficit de volumen circulante, disminuye el aporte de 02 a los tejidos y por este mecanismo puede ori-ginar un aumento del lactato circulante. Este aumento del lactato acta reduciendo la DIF, pues tambin se trata de un in fuerte. La consecuencia previsible es un incremento en la [H+] y acidosis metablica.

En casos de insuficiencia pancretica, puede producirse una descompensacin diabtica que aporta cetonas a la cir-culacin. Las cetonas, como iones fuertes, tambin afectan la DIF, pues al aumentar los aniones fuertes, la reducen. La consecuencia sobre el equilibrio cido base es un aumento de la [H+], con acidosis metablica.

En la figura 35 se combinan los mecanismos normales con los procesos anormales de afectan la [H+].

"Ir: T O t"'

Figura 35. Mecanismos normales y anormales que afectan la [H+].

Las flechas blancas representan los mecanismos norma-les de regulacin de las variables independientes. Las flechas en gris representan los mecanismos anormales que surgen a propsito de la enfermedad y que afectan las variables inde-pendientes.

Dedicaremos ahora algunos puafos a ilustrar cmo uti-lizar en la prctica los conceptos de la teora de Stewart para analizar el estado cido base en las soluciones biolgicas.

El primer paso consiste en mirar el pH para evaluar si hay alguna modificacin. En las figuras 36 y 37 que a continua-cin aparecen se resume el proceso.

pC02 ALCALOSIS RESPIRA TORI

ALBMINA JI ALCALOSIS METABLICA ALCALOSIS METABLICA I IONES 1 INa+lt [ID IAGUAI

Figura 36. pHi Alcalosis respiratoria y metablica.

pC02 ti ACIDOSIS RESPIRATORIAI ALBMINAtl ACIDOSIS METABLICA FOSFATO ti ACIDOSIS METABLICA

ACIDOSIS METABLICA '-[ -D-IF-a~,1 [ cl-tl~

r-:=-:l~[0 I ___ ~~~ [_Sulfato-ti r-I -A-Ic-o-h-o-I-t":"ll

Figura 37. pHi = Acidosis respiratoria y metablica.

El pH elevado es consecuencia de una disminucin de la [H+]. Para averiguar la causa del trastorno, buscamos en las variables independientes: pCO'), Atot y DIF.

Si la pC02 se encuentra por- debajo de lo normal, nuestro diagnstico ser el de una alcalosis respiratoria.

Si la pCO') no est baja, pasaremos a analizar Atot. Como - ~

Atot est conformado por albmina y fosfato, y como la re-duccin del fosfato en la prctica no ocasiona ningn trastor-no, buscaremos en la albmina la causa de la alcalosis. Si en efecto, la albmina est baja, nuestro diagnstico ser el de una alcalosis metablica asociada a hipoalbuminemia.

Si la albmina es normal, descartamos Atot como causa del trastorno y entonces pasaremos a analizar la DIF. Vale la pena sealar que, en casos de alcalosis, basta con evaluar la DIFa porque como los aniones orgnicos no estn nor-malmente presentes, no es posible producir, por efecto de su reduccin, una alcalosis metablica. Si la DIFa es > 42 mEq/L, haremos el diagnstico de alcalosis metablica por DIF aumentada. En este caso, podemos avanzar an ms. En efecto, el aumento aislado de la natremia o la reduccin ais-lada de la cloremia, aumentan la DIFa y producen alcalosis


metablica. Por otro lado, la prdida de agua libre aumenta, en forma diferencial, las concentraciones del Na+ y del Cl-, con el subsiguiente aumento de la DIFa, reduccin de la [H+] y produccin de alcalosis metablica.

Cuando el pH se reduce, nos indica un aumento de la [H+]. En el proceso de conocer la causa del trastorno, buscamos en las variables independientes: pC02, Atot y DIF.

Si la pC02 se encuentra por encima de sus valores norma-les, nuestro diagnstico ser el de una acidosis respiratoria.

Si la pC02 no est elevada, entramos a evaluar el estado de Atot y observamos sus dos componentes: albmina y fosfato. La medicin de la albmina srica nos dar la informacin necesaria. Debe reiterarse sin embargo que, en contraste con lo que sucede con la alcalosis metablica originada en una reduccin de la albmina, que es relativamente frecuente, la elevacin de la albmina es una causa extica de acidosis metablica.

Si la albmina no se encuentra elevada, entramos a consi-derar la posibilidad de una elevacin del fosfato como causa de la acidosis. Esta anomala se presenta fundamentalmente, aunque no exclusivamente, en casos de insuficiencia renal y por tanto, la historia clnica y la elevacin de la creatinina son pistas que nos inducen a pensar en la elevacin del fosfato. Un valor elevado del fosfa~o srico nos permite aceptar que el paciente tiene una acidosis metablica asociada a elevacin de fosfato. Si el nivel de fosfato es normal, pasamos a anali-zar la DIF como posible factor causante del disturbio.

Si la DIFa est reducida, la causa de la acidosis es casi siempre una elevacin del Cl- asociado o no a una reduccin del Na+ y nuestro diagnstico ser entonces el de una aci-dosis metablica hiperclormica. Debe reiterarse que no es dable diagnosticar acidosis hiperclormica basados exclusi-vamente en un valor aislado Cl- srico elevado. En efecto, la "reguladora" de la [H+] es la carga neta de iones fuertes y est representada en la diferencia entre ellos. As, por ejemplo, podemos encontrar una hipercloremia que, acompaada de una hipernatremia, no modifica el valor de la DIFa. En estos casos no se presenta acidosis, porque no se altera la carga neta de los iones fuertes. En consecuencia, antes de declarar una acidosis hiperclormica, debemos confirmar que la DIFa se encuentra reducida.

Si la DIFa es normal, entonces la causa de la acidosis es-tar en la elevacin de los otros aniones que conforman la DIFe, es decir lactato, cetonas, sulfato o alcohol. Una historia de ingesta reciente de alcohol o la presencia de aliento alco-hlico nos pondrn sobre aviso a cerca de este anin anormal y nos sugerir el diagnstico de acidosis metablica asociada a alcohol. El hallazgo de una creatinina srica elevada nos orientar a la presencia de sulfato en la sangre del paciente y nos inducir al diagnstico de acidosis metablica asociada a sulfato. De nuevo, la historia clnica ayudar para sospechar una cetoacidosis diabtica, la cual confirmaremos midiendo las cetonas, bien sea en sangre o en orina. Una historia de diabetes y los hallazgos de hiperglicemia y cetonuria nos lle-van al diagnstico de acidosis metablica asociada acetonas.

Finalmente, si el paciente no ha ingerido alcohol, ni tiene insuficiencia renal, ni una cetoacidosis diabtica, bien pode-mos decir que nuestro paciente tiene una acidosis metablica asociada a hiperlactatemia. i

Veamos ahora la forma como hemos introducido en nues-tra prctica clnica diaria este nuevo enfoque del anlisis ci-do base. Cuando pretendemos analizar el estado cido base de uno de nuestros enfermos, comenzamos midiendo los ga-ses arteriales, los electrolitos sricos (Na+, K+, Cl") y la ce-tonuria; con el valor de los electrolitos, calculamos la DIFa. Si encontramos un cambio en el pH, lo analizamos contra la pC02 y la DIFa.

En casos de una alcalosis cuya causa no puede ser esta-blecida en este primer anlisis, es decir, no se debe a pC02 baja o a DIFa aumentada, hacemos el diagnstico tentativo de hipoalbuminemia y procedemos a confirmarlo midiendo la albmina srica.

Si el caso es de una acidosis que no pueda ser explicada por pC02 alto, DIFa baja o cetonas, en un paciente sin ante-cedentes de ingesta de alcohol, medimos creatinina y fosfato. Esta medicin nos confirma o descarta una insuficiyncia renal como causa de la acidosis. Finalmente, si no demostramos insuficiencia renal ni hiperfosfatemia, aceptamos que nuestro paciente tiene una probable hiperlactatemia y buscamos su origen en primer lugar en una hipoperfusin celular.

Ha cambiado nuestra prctica clnica a partir de estos nuevos conocimientos? Definitivamente la respuesta a esta pregunta es s.

Dos ejemplos de nuestra prctica nos proporcionan un buen sustento para nuestra respuesta.

Caso No. 1: una mujer de 62 aos intervenida quirrgica-mente en la Clnica Palermo de Bogot, por una colecistecto-ma abierta. El primer da postoperatorio present signos de inestabilidad hemodinmica asociada a anemia, siendo rein-tervenida por sangrado del lecho vesicular.' Dos das ms tar-de desarroll un cuadro de fiebre, taquicardia, desorientacin y disminucin de la presin arterial diastlica. El monitoreo hemodinmico mostr un ndice cardaco elevado con unas presiones de llenado normales y una redl\ccin en las resis-tencias perifricas. Los gases arteriales mostraron un pH re-ducido, con una pC02 baja y una hipoxemia relativa, con una Pan/FiO? < 200. El ~iagnstico tentativo fue el de una sepsis severa co"ll hipoperfu'sin tisular, posiblemente causada por un absceso subfrnico. Despus de una reanimacin intensa con lquidos y vasoactivos, se llev a ciruga encontrndose un absceso subfrnico que fue drenado. En los siguientes das la paciente evolucion en forma poco "satisfactoria". No pre-sentaba fiebre y elleucograma mostraba signos de mejora. Su diuresis era normal, e incluso aumentada. Sin embargo, h(j.ba una acidosis metablica persistente que nos "obligaba" a con-tinuar reanimndola con lquidos y vasoactivos. El monitoreo hemodinmico mostraba una hiperdinamia persistente.

Con estos datos solicitamos lle'{ar a la paciente a ciruga, con el diagnstico de absceso residual. La paciente en efecto fue reintervenida, sin que se hubiera encontrado ningn foco


infeccioso. En el postoperatOlio, el cuadro no cambI. Persista la acidosis metablica, con un pH de 7,25 y una PaCO? de 26 mmHg Y para corregirla insistimos en el proceso de "re~nimacin". La hemodinamia mostraba un IC persistentemente alto, el Qs/Qt era del 25% bajo tratamiento con ventilador y PEEP. A pesar de ello, mantena una diuresis entre 100 y 150 mI/ hr, permaneca afebril y su leucograma era normal. Decidimos continuar el tratamiento, con el diagnstico de falla multisist-mica, desencadenada por una sepsis que ya se haba resuelto. Con el propsito de ofrecer las mejores condiciones posibles de supervivencia, a travs de una ptima perfusin tisular, in-sistimos en la utilizacin de lquidos y vasoactivos.

Por estos das, "nos cay Kellum" y pudimos conocer a Fencl y a Stewart. Con este nuevo conocimiento reevaluamos la paciente. Los datos clnicos, hemodinmicos y gasimtricos eran bsicamente iguales. Sin embargo, cuando calculamos su DIFa, la encontramos en 28,6 mEq/L, lo que sugera que la acidosis metablica no era secundaria a hipoperfusin, sino a una alteracin en la carga neta de los iones fuertes.

Este hallazgo nos llev a revisar el tratamiento. Cambia-mos la solucin salina por solucin de Ringer lactato, solu-cin esta que, como dice Kellum, tiene una DIFa ms cer-cana a lo normal que la solucin salina. Adems, como el diagnstico no sugera ahora hipoperfusin, disminuimos el aporte de lquidos y esperamos la evolucin. A las 24 horas el cuadro era diferente. El pH ahora era de 7,38 con una pCO? de 30 mmHg. Su diuresis se mantena a pesar de la reducci~ del aportehdrico y pareca en franca redistribucin, con un balance negativo de lquidos. Desde el punto de vista car-diovascular haban disminuido los signos de hiperdinamia. Continuamos con una "lnea" similar, redujimos el aporte de vasoactivos y an ms el de lquidos, siempre con solucin de Ringer lactato. Dos das despus la paciente fue extubada y dada de alta del servicio sin otras complicaciones.

Caso No 2: Este caso fue publicado recientemente en la revista de la Facultad de Medicina de la Universidad Nacio-nal. Se trat de una mujer joven (16 aos) quien fue objeto de una herida con arma de fuego en su crneo, quien ingres al Hospital San Juan de Dios en estado de choque con presin arterial de 60/40 y que fue intervenida quirrgicamente por una ruptura traumtica del seno longitudinal.

Durante el transoperatorio se manej con lquidos y vaso-activos, a pesar de lo cual desalToll una severa acidosis me-tablica con pH de 7,01 y PaCO? de 24 mmHg. En el posto-peratorio fue trasladada a la UeI llegando bajo efectos de anestesia, taquicrdica, normotensa, con diuresis espontnea a 100 ml/hr y con la severa acidosis metablica descrita. Con el diagnstico de hipoperfusin persistente se continu la re-animacin iniciada en ciruga, con base en la administracin de solucin salina a una tasa de infusin de 1.000 mlI hora y dopamina a 7 mcg/kg/min.

Ocho horas despus su condicin no haba mejorado. Sus signos vitales y diuresis se mantenan dentro de los lmites descritos, pero su pH ahora era de 6,94 con una PaCO de 22 2 mmHg. Ante la persistencia de la hipoperfusin se decidi

implemental" un monitoreo cardaco avanzado con un catter en la arteria pulmonar, evidenciando un cuadro hiperdinmi-co con presiones de llenado lmite, optndose por incremen-tar la dosis de dopamina y reducir a 500 mI/hora, la infusin de la solucin salina.

Cuatro horas ms tarde el cuadro clnico era sustancial-mente igual aunque su pH haba ahora descendido a 6,86. En este momento reevaluamos el tratamiento. Solicitamos unos electrolitos sricos, calculamos la DIFa y la encontra-mos sustancialmente reducida. En esta paciente, el valor de la DIFa fue de -2 mEq/L, a nuestro saber, la cifra ms baja reportada en la literatura.

Pal"a el nuevo tratamiento, procedimos como se describi en el caso No 1. Como los datos sugeran que la causa de la acidosis no era hipoperfusin, "atemperamos" la reanima-cin. Cambiamos la solucin salina por solucin de Ringer lactato, redujimos la velocidad de administracin a 100 ml/ hora y observamos a la paciente. Dos horas ms tarde, el pH haba incrementado a 7,17 Y la diuresis se mantena a pesar de la reduccin de la infusin de volumen. La nueva DIFa mostr ahora un valor de 8 mEq/L. En la maana siguiepte, la DIFa era cercana a 28 mEq/L, el pH de 7,32 y la paciente se encontraba en franca redistribucin. Paulatinamente se re-dujeron los vasoactivos y a las 48 horas, el estado cido base era normal. La paciente fue dada de alta 15 das ms tarde, despus de algunas complicaciones neuroquirrgicas que se solucional"on satisfactoriamente.

Creo conveniente aprovechar estos dos casos clnicos para comentar los cambios que, en nuestro ejercicio dial"io, se han derivado del nuevo conocimiento.

Un elemento comn en las dos pacientes es la presencia de acidosis metablica en el curso de una eventual hipoper-fusin tisulal". La primera paciente, en el curso de una sepsis comprobada y la segunda, durante un severo estado de cho-que causado por el trauma recibido. Un segundo elemento comn en ellas es la necesidad de reanimacin intensa, la primera por su sepsis y la segunda por su choque hipovol-mico. La tercera caracterstica comn es la persistencia de la acidosis metablica a pesar de un proceso d'r~animacin apal"entemente juicioso. '

La medicin de la DIFa en las 'dos pacientes nos llev a cuestionar, en ellas, la hipt~sis de hipoperfusin tisulal" per-sistente, como causa de su acidosis metablica.

A nuestro juicio, ste es el mayor impacto que la nueva teora ha tenido sobre nuestra prctica clnica. En el ejercicio de la medicina crtica hemos aprendido que la hipoperfusin no corregida es causa del desarrollo de falla multisistmica y de aumento de la mortalidad de los pacientes. Hemos apren-dido tambin que entre ms rpido actuemos para corregir la hipoperfusin, mayores posibilidades tiene el paciente de superar la noxa que lo aqueja.

Por otro lado, dada la gravedad de la hipoperfusin para el pronstico del paciente, nos hemos pr~ocupado en hallar marcadores de hipoperfusin que nos permitan un diagnsti-co temprano y una correccin temprana del padecimiento.


La teora del anlisis cuantitativo, cuya utilidad ha sido demostrada en la prediccin de cambios homeostticos en atletas y otros escenarios (Kellum), nos permite ahora avan-zar en el proceso de comprensin y tratamiento de nuestros pacientes. En efecto, en el curso del tratamiento de estas dos pacientes pudimos descartar la hipoperfusin como causa del trastorno cido base, modificar el tratamiento y lograr con xito la recuperacin de las dos enfermas.

En esencia, esta aproximacin nos permite ahora eva-luar con mayor precisin la acidosis metablica y proceder de acuerdo a un diagnstico ms preciso. La hipoperfusin sigue siendo un elemento crtico en el cuidado de nuestros enfermos, pero ahora, descartamos otras entidades causantes de acidosis metablica, antes de relacionarla con el dficit tisular de oxgeno. Los casos presentados son ilustrativos.

En ambos, la historia clnica y el curso de la enferme-dad hacan "muy evidente" el diagnstico de hipoperfusin. Cmo dudar de este diagnstico frente a una paciente que llega al hospital con un tiro en la cabeza, que le rompi el seno longitudinal, con 60/40 de presin arterial y que fue so-metida a una ciruga de 8 horas, despus de la cual sale con un pH de 7,01? 0, cmo no aceptarlo "de entrada" en una paciente anciana que en los ltimos 10 das ha sido interve-nida quirrgicamente en 4 oportunidades, que desalTolla un cuadro de sepsis con hiperdinamia y un absceso subfrnico secundario, en cuya evolucin persiste con un pH de 7,25, a pesar del control de la sepsis?

Pues, como dice el poeta, " ... en ms de una ocasin sale lo que no se espera ... ". La teora de Stewart nos ha enseado que, por ms evidente que sea la hipoperfusin como genera-dora de la acidosis metablica, podemos detenernos un poco antes y cuantificar la DIFa para establecer un diagnstico di-ferencial ms preciso.

Debo sealar en este momento que, no slo en estos casos nos ha sido til esta teora. Gracias a ella hemos podido com-prender mejor ciertas acidosis metablicas "inexplicadas", como es el caso de la acidosis dilucional de los pacientes con secrecin inapropiada de hormona antidiurtica. Estos pacientes presentan un cuadro clnico muy sugestivo de hipo-perfusin. En efecto, caractersticamente presentan oliguria, con orina concentrada, que responde slo parcialmente a la infusin de volumen y que se acompaa de acidosis meta-blica generalmente con una hiperventilacin discreta. Qu intensivista no estara tentado a interpretar el cuadro como fruto de una hipoperfusin, "enchufarle" un Swan-Ganz y "empujarle" una carga de volumen? Pues bien, si antes de proceder medimos la DIFa y la encontramos reducida, po-dramos notar fcilmente que no se trata, en efecto, de una hipoperfusin y que el problema quizs se subsane con un poco de diurtico, aunque tenga acidosis metablica.

En igual forma podemos razonar sobre ciertas alcalosis metablicas para cuyo manejo hemos intentado sin xito el famoso "goteo de potasio". La consideracin de la hipoalbu-minemia como agente causal de la alcalosis metablica es un "aholTador de potasio".

En otro tpico en el que nos ayuda esta teora, es en el an- ' lisis de los electrolitos sricos. Nuestro hbito fue por mu-cho tiempo el considerarlos en forma aislada y evaluar sus desviaciones en funcin exclusiva de su concentracin. As, pasamos por alto la carga de iones fuertes como factor que determina la [H+]. Esta teora nos permite diagnosticar con mayor precisin el verdadero impacto que puede tener en el paciente, "una discreta" elevacin del cloro o una "pequea" reduccin del sodio srico.

Un tercer punto que deseo destacar es la posibilidad de detectar "colaterales" de la reanimacin que antes no intua-mos. Las dos pacientes tradas como ilustracin fueron ma-nejadas inicialmente con solucin salina normal. En ambos casos, la reduccin de la DIFa oculTi como consecuencia de una elevacin de la cloremia sin una elevacin de magnitud similar en la natremia y aunque, en ambas, el sodio srico estaba un poco por encima de su valor normal, esta discre-ta elevacin no fue suficiente para evitar la reduccin de la DIFa, que las llev finalmente a la acidosis metablica. El anlisis de la DIFa nos permiti, en ambos casos y en otros muchos que hemos seguido posteriormente, detectar el efec-to de la hipercloremia sobre la [H+] y proceder acolTegir el diagnstico y el tratamiento.

Este pITafo no debe interpretarse como un argumento en contra de la reanimacin con solucin salina. De hecho, se-guimos utilizndola e incluso en soluciones hipertnicas. Lo que hemos aprendido es que, sin la medicin de la DIFa, no es posible determinar, con el slo argumento de una acidosis me-tablica en curso, que nuestro paciente est insuficientemente reanimado. Como se ha ilustrado, un paciente bien reanimado puede tener una acidosis metablica por reduccin de la DIFa, cuyo manejo dista mucho de ser el de continuar los esfuerzos por mejorar una perfusin que en efecto ya mejor.

Es claro adems que, a partir de los nuevos conocimientos, hemos aprendido a comprender mej or y a tratar ciertos tras-tornos cido-base. La decisin de cambiar la solucin salina por Ringer lactato en nuestras dos pacientes ejemplo es una muestra de ello. La razn es simple. Se trataba de pacientes con acidosis hiperclormica originada 'probablemente en la cantidad de solucin salina administrada.""

La solucin salina contiene aproximadamente 150 mEq de Cl- (Si usted es obsesivo, le acepto que pueden ser 154 o que, como no se disocia 100%, tambin le acepto 145). Como la concentracin de cloro plasmtico es alrededor de 104 mEq/L, al administrar la salina, estamos suministrando una cantidad de cloro relativamente mayor que la de sodio y por tanto estamos favoreciendo una reduccin de la DIFa, como sucedi con las pacientes. El Ringer lactato, al tener una concentracin mucho menor de cloro "tiende" a preser-var mejor la DIFa del paciente ya reducir entonces la magni-tud de la acidosis metablica.

Debe sealarse, sin embargo, que dentro del tratamiento instaurado a estas pacientes, uno de ellos, quizs el principal, no aparece en las rdenes mdicas. Me explico. La decisin de administrar el Ringer lactato se acompa de una reduc-



cin en el aporte de lquidos, permitiendo con dIo que sus riones "entraran" a cumplir su funcin de conegir las altera-ciones de los electrolitos sI-icos. Este papel, cuyas intimida-des se explicaron al comienzo de esta discusin, pasa muchas veces desapercibido y ahora, debo sealar que, los riones, tal como lo mencionan los diversos autores, son un regulador fundamental de la DIFa en el organismo. La teora de Stewart nos permite concluir que los riones de estas pacientes ayu-daron grandemente en la coneccin de sus acidosis metab-licas, pero nunca mediante la "reabsorcin y regeneracin de bicarbonato", sino por un mecanismo ms lgico y expedito: la coneccin de la DIFa.

Debo finalizar advirtiendo que, a pesar de la utilidad de esta teora, todava tenemos mucho que aprender de ella. An no hemos resuelto con claridad los problemas tericos que impo-nen los trastornos mixtos, ni podemos explicar ahora las "com-pensaciones" que supuestamente se presentan, ni cmo utilizar los conceptos para cuantificar los fenmenos cido-base.

En nuestros servicios venimos trabajando al respecto. A par-tir de lo que denominamos "la grfica calculadora de Stewart", hemos derivado algunas frmulas que nos estn permitiendo

una aproximacin cuantitativa y que esperamos nos ayuden a avanzar en la comprensin de este apasionante tema.

Referencias l. Stewart PA. Modern quantitative acid-base chemistry. Can J Physiol

Pharmacol 1983; 6: 1444-146l. 2. Fencl V, Leith D. Stewart's quantitative acid-base chemistry: Appli-

cations in biology and medicine. Respiration Physiology 1993; 91: 1-16.

3. Kellum JA. Metabolic acidosis in the critically ill: Lessons from phys-ical chemistry Kidney International1988; 66: 581-586.

4. Schlichtig R, Grogono A, Severinghaus J. Current Status of Acid-Base Quantization in Physiology and Medicine. Anesthesiology Clinics of North America 1998; 16: 211-233.

5. Bellomo R, Ronco C. New paradigms in acid-base physiology. Curr Opin Crit Care 1999; 5: 427-428.

6. Kellum JA. Acid-Base physiology in the post-Copernican era. Curr Opin Crit Care 1999; 5: 429-435.

7. Story D, Bellomo Rinaldo. The acid-base physiology of crystalloid solutions. Curr Opin Care 1999; 5: 436-439.

8. Bellomo R, Ronco C. The pathogenesis of lactic acidosis in sepsis. Curr Opin Crit Care 1999; 5: 452-457.

stewartgases arteriales

Documents