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UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología “OSMOLARIDAD” Introducción: Dentro de la práctica clínica, muchos casos que pudieran parecer realmente difíciles de diagnosticar, tienen un origen basado en algún desequilibrio hidroelectrolitico, el cual, sea cual sea su etiología, debe de ser tratado rápidamente para mejorar la salud del paciente y evitar problemas posteriores. Este capítulo pretende dar una revisión a los mecanismos por los cuales se mantiene un equilibrio hidroelectrolitico hid adecuado, y mencionar los principales aspectos característicos de los estados hipo e hiperosmolares. Distribución de los líquidos corporales El agua corporal constituye aproximadamente el 60% de la masa corporal en un adulto varón sano. Estee valor cambia principalmente debido a la edad de la persona, y a la cantidad de tejido adiposo que contenga. El agua corporal está dividida en dos compartimentos: Liquido intracelular (LIC = 40%) y el liquido extracelular (LEC=20%), que a su vez queda dividido idido en plasma, liquido intersticial, y liquido transcelular. 1,3 Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 1 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología La osmolalidad se define como la concentración de solutos contenidos en un líquido y esta es expresada en miliosmoles por kilo de agua (mosm/kg). La osmolaridad se refiere a la cantidad de solutos en un litro de solución. El agua, debido a su solubilidad, atraviesa las membranas celulares para alcanzar un estado de equilibrio osmótico, el cual trata de igualar la osmolaridad del LIC con la del LEC. Por lo tanto, la osmolaridad está determinada por lo diferentes concentraciones de solutos (iones, proteínas, moléculas) de cada lado de la células. En el líquido intracelular, son más abundantes el K+ y los ésteres de fosfatos orgánicos, mientras que en el líquido extracelular extracelular son más numerosos el Na+, el Cl- y el HCO3-. Los osmoles que están exclusivamente en el LIC o en El LEC son los que determinan la osmolaridad efectiva de cada compartimento. Algunos osmoles como la urea, no influyen en el desplazamiento de agua y se denominan como osmoles ineficaces.1, 3 Valores normales de la osmolaridad: 280±10 mosm/L Fórmula para calcular la osmolaridad en plasma: 2(Na+K) + (Glu/18) + (BUN/2.8) Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 2 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología Existen numerosos mecanismos por los cuales está regulada la osmolaridad en el cuerpo, habilitados para percibir cambios en la tonicidad del cuerpo del 1 al 2 %. Funcionan ya sea por la ingestión o excreción de agua o por el aumento o la disminución de algún catión o anión.1 Balance Hídrico: Ingestión y eliminación del agua. Existen las llamadas perdidas forzosas de agua, las cuales se dan por la orina, heces y la sudoración través de la piel, también se encuentran las perdidas insensibles, las cuales se dan por difusión en la piel y el aparato respiratorio ascienden a unos 700 ml por día aproximadamente. Para mantener la homeostasis, la ingestión de agua debe de ser igual a la excreción de la misma. 3 El principal estimulo para la ingestión de agua es la sed, la cual se desencadena al aumentar la osmolaridad o al disminuir el LEC o la presión arterial. Esto estimula a los osmoreceptores, ubicados en la parte anterolateral del hipotálamo. El valor promedio para que se produzca el mecanismo de la sed es aproximadamente una osmolaridad de 295 mosm/kg.1,3,4,5 Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 3 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología El principal factor para la eliminación de agua por medio de los riñones está controlado por la liberación de la vasopresina de arginina (Hormona Antidiurética, ADH por sus siglas en ingles), la cual es producida en los núcleos supraópticos y paraventriculares araventriculares del hipotálamo y almacenada y liberada en la hipófisis posterior (neurohipófisis). Este nonapéptido posee una única acción fisiológica importante: disminuir la excreción de agua al concentrar la orina. Este efecto se logra gracias a los receptores V2, acoplados a proteína G, los cuales al unirse con la vasopresina de arginina, incrementan la cantidad de monofosfato de adenosina cíclico intracelular (AMPc), lo cual da como resultado la traslocación de los canales de agua aquaporina 2 (AQP2) en la membrana apical de los túbulos colectores corticales y los conductos colectores medulares.. Esto aumenta la permeabilidad al agua y estimula su resorción por gradiente osmótico hacia la medula renal. 1, 2, 4, 5, 6,7 Cuando se encuentra en concentraciones ciones elevadas, la vasopresina de arginina también produce contracción del musculo liso de los vasos sanguíneos y del tubo digestivo, inicia la glucogenólisis en el hígado y aumenta la secreción de la hormona adrenocorticotropa; estas acciones son mediadass por la acciones de los receptores V1A y V1b. Existen otros estímulos, aparte del desencadenado por los osmoreceptores, para la liberación o la disminución de los niveles de la vasopresina de arginina.2,7 A comparación del umbral de los osmoreceptores, el umbral para la secreción de AVP es de 280 a 290 mosm/kg, por lo cual es el primer mecanismo en tomar acción ante un aumento de la osmolaridad. 1 Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 4 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología Regulación de los niveles de electrolitos Balance del Sodio Al igual que con el agua y los osmoles eficaces, el Na+ debe de tener un balance entre la ingesta y excreción del mismo para mantener constante la concentración de la osmolaridad y de los líquidos corporales. En una dieta típica occidental, se ingieren aproximadamente 150 mmol de NaCl diarios. Para su eliminación, el principal encargado es el riñón, en el cual, dos tercios del Na+ filtrados se reabsorben en el túbulo contorneado proximal, y, en la porción gruesa de la rama ascendente del asa de Henle, se reabsorbe del 25 a 35 % del Na+ filtrado, por acción del cotransportador 2Cl-Na+K+. Por último, se reabsorbe el 5% del Na+ en el túbulo contorneado distal por la acción del cotransportador de Na+ Cl-.1,5 Además del control “normal” renal, existen diferentes mecanismos por los cuales aumenta nta o disminuye la excreción renal del sodio. Uno de ellos es el Sistema ReninaRenina Angiotensina-Aldosterona, Aldosterona, el cual se explica a continuación: La renina es sintetizada y almacenada en las células yuxtaglomerulares del riñón, las cuales están situadas en las paredes de las arteriolas aferentes en los glomérulos Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 5 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología renales. La renina es secretada en respuesta a la disminución de la presión arterial. Una vez en circulación, la renina cataliza la conversión del angiotensinógeno, el cual es una proteína plasmática, en angiotensina I. Una vez formada la angiotensina I, se en angiotensina II, por medio de la enzima convertidora de angiotensina, localizada principalmente en el tejido pulmonar. La angiotensina II tiene diversas acciones las cuales van a favorecer el incremento remento de la presión arterial, pero solo una participa en la regulación del sodio corporal: actúa sobre los riñones para provocar la retención de sal y de agua. Una vez formada la angiotensina II, esta estimula a la zona glomerular de la corteza suprarrenal al para que libere aldosterona. La aldosterona por su parte, también estimula la retención de sal y de agua, y la excreción de potasio.4,5 Además, otros mecanismos también actúan en el control de la presión arterial y por consiguiente, en la regulación del sodio, censando cambios en el volumen sanguíneo y la presión arterial, y efectuando cambios para corregir las diferencias:5 • • • • • Receptores auriculares y el Péptido natriurético auricular Receptores cardiopulmonares y descarga de estímulos nerviosos Barorreceptores de alta presión y descarga de estímulos nerviosos Prostaglandinas Catecolaminas Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 6 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología Hipernatremia: La hipernatremia se define como una concentración de Na+ en plasma de más de 145 mmol/L. Generalmente, la hipernatremia se atribuye a 2 situaciones: al aumento de Na+ o al déficit de agua. Dentro de la práctica clínica, la mayor parte de los casos de hipernatremia se deben a perdida de agua. Generalmente, el mecanismo mecanismo de la sed suele compensar la pérdida de agua o el aumento de la concentración de Na+, por lo tanto, cuando este mecanismo esta alterado o no exista el acceso para beber agua, es cuando se manifiestan los aspectos clínicos, por este motivo se presenta más comúnmente en lactantes, minusválidos, pacientes con trastornos mentales y enfermos intubados.1,5 La gravedad de las manifestaciones clínicas depende del periodo de instauración del estado hiperosmolar y de su gravedad. Las manifestaciones clínicas más comunes en los pacientes con hipernatremia son de tipo neurológico (debido a la disminución del volumen de las células cerebrales) e incluyen desde alteración del estado de conciencia, debilidad hasta convulsiones y coma. También én se puede presentar poliuria y sed. Cuando hay antecedentes de pérdidas excesivas de agua, se pueden presentar datos de hipovolemia y deshidratación.1 Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 7 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología Volumen del LEC Aumento No hubo aumento Administración de soluciones hipertónicas de NaCl o NaHCO3 Volumen minimo de orina concentrada al maximo Si Pérdida insensible de agua No Pérdida de agua por vias gastrointestinales Velocidad de excrecion osmolal de orina > 750 mosm/dia Pérdida remota de agua por los riñones Diuréticos DIuresis Osmotica Respuesta renal a la desmorpresina Aumento de la osmolaridad en orina No hay cambios en la osmolaridad de la orina Disbetes Insípida Nefrógena Diabetes insípida central Figura 7. Algoritmo que muestra la estrategia clínica para la evaluación de la hiponatremia. Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 8 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología El tratamiento de la hiponatremia tiene como objetivo el detener la pedida de agua y reponer el déficit de agua. El volumen faltante de agua se puede calcular mediante la siguiente fórmula: Déficit de agua= Concentración de Na+ en plasma – 140 x agua corporal total 140 Se debe de tener cuidado de no corregir el déficit de agua rápidamente, ya que esto puede dañar a las células cerebrales previamente sometidas al proceso de adaptación y puede ocasionar daños neurológicos. El periodo mínimo para la corrección de la osmolaridad debe de ser entre 48 y 72 hrs. Para evitar posible daño neurológico, la reducción del sodio no debe de ser mayor de .05 mmol/ lt/ hr, sin pasar de los 12 mmol/l en las primeras 24 hrs.1 Hiponatremia: La concentración de Na+ menor de 135 mmol/L se define como hiponatremia. En estos casos, se debe de determinar si la hiponatremia tiene una osmolaridad menor, igual o mayor de la normal. La hiponatremia se presenta en el 1-2% de los pacientes hospitalizados.1,8 Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 9 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología Osmolaridad Plasmática Alta Normal Hiperproteinemia Hiperglucemia Hiperlipidemia Manitol Irrigación de vejiga Baja Volumen máximo de orina diluida al máximo (<100 mosm/kg) No Si Volumen del LEC Polidipsia Primaria Reajuste del osmostato Incremento Insuficiencia Cardiaca Cirrosis Hepática Sindrome Nefrótico Insuficiencia Renal Normal Decremento SIADH Descartar hipotiroidismo Concentración de sodio en orina Descartar Insuficiencia suprarrenal <10 mmol/L Perdida extrarrenal de sodio Diuréticos Vómito >20 mmol/L Nefropatía con perdida de sodio Hipoaldosteronismo Diuréticos Vómito Figura 9. Algoritmo que muestra la estrategia clínica para la evaluación de la hiponatremia. Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 10 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología Dentro de las causas de hiponatremia que cursan con un aumento en la osmolaridad podemos mencionar la hiperglucemia o la administración de manitol. Esto se debe principalmente al aumento de osmoles eficaces dentro del LEC, lo cual conlleva a un aumento de agua en este espacio y a una dilución del sodio. Cabe mencionar que el el nivel de sodio disminuye 1.4 mmol/L por cada aumento de 100mg/dl de aumento de la glucosa en el plasma. En las causas de hiponatremia hipotónica, las que están ocasionadas por perdida de sodio, se originan por el incremento hídrico secundario por la disminución inución de la osmolaridad en el LEC. En las causadas por incremento primario de agua, una de las causas más comunes es el síndrome de secreción inadecuada de la hormona Antidiuretica (SIADH). En este síndrome, existe una secreción aumentada de la vasopresina na de arginina (AVP). Esto se debe a una liberación anormal en el lóbulo posterior de la hipófisis o a una producción ectópica, lo cual origina una reabsorción aumentada de agua y una eliminación normal de Na+.1,7 Al igual que en la hipernatremia, las manifestaciones clínicas en la hiponatremia son de tipo neurológico, ocasionadas por el desplazamiento de agua al LIC de las células cerebrales. Su gravedad también depende del grado de disminución del Na+ y su periodo de instauración. Puede aparecer nauseaa y malestar, cefalalgia, letargo y confusión mental. Los síntomas van apareciendo en relación a la disminución del Na+.1,7 El tratamiento de la hiponatremia va enfocado principalmente a resolver el cuadro que causo la hiponatremia y a restituir los valores valores de sodio al restringir la ingestión de agua. Para los pacientes que cursan con una hiponatremia y con reducción del volumen del LEC, el déficit de de Na+ se puede reponer en forma de solución de NaCl isotónica. En los pacientes con síntomas neurológicos, el Na+ debe reponerse, pero con una velocidad de .05 a 1 mmol/L/hr. La hiponatremia que tiene un nivel menor de 110 mmol/L de Na+ debe de tratarse más enérgicamente, con solución salina hipertónica. La cantidad de Na+ necesaria para alcanzar una determinada da concentración se puede medir con la siguiente fórmula: (Cantidad de Na+ requerida - cantidad de Na+ real) x Agua corporal total Existe el riesgo de que ocurra un síndrome de desmielinización osmótica (ODS) al corregir el Na+ de manera muy rápida, ya que ue las células cerebrales han entrado en un proceso de adaptación y la retracción del volumen de manera abrupta puede ocasionar daños irreparables. Las manifestaciones clínicas más comunes de este cuadro comprenden en paralisis flácida, disartria y disfagia. 1,7 Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 11 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología Bibliografía: 1.- Kasper D, Fauci A, Longo D, Braunwald E, Hauser S, Jameson J. Harrison principios de medicina interna. 16a edición. México DF: McGraw-Hill, McGraw Hill, 2005; vol. 1: 285-297. 285 2.- Kasper D, Fauci A, Longo D, Braunwald E, Hauser S, Jameson J. Harrison principios de medicina interna. 16a edición. México DF: McGraw-Hill, McGraw Hill, 2005; vol. 2: 2306-2314. 2306 Saunders 3.- Guyton A, Hall J. Tratado de fisiología médica.11ª edición. Madrid: Elsevier Saunders, 2006: 291-306. 4.- Guyton A, Hall J. Tratado de fisiología médica.11ª edición. Madrid: Elsevier Saunders, 2006: 348-364. 5.-Ayus Ayus J, Tejedor A, Caramelo C. Agua, electrolitos y equilibrio acido-base. acido base. Buenos Aires: Medica Panamericana, 2007: 2-45. 2 6. - Silbernagl S, Lang F. Color atlas of pathophisiology. Stuttgart. Thieme, 2000: 122-25. 122 7. - Rosner H.Hyponatremia Hyponatremia in heart failure: the role of arginine vasopressin and diuretics. Cadiovasc Drug Ther [serie en internet] 2009 [consultado en 2009 agosto 10]; 10] 1-9. Disponible en: http://www.springerlink.com/content/a842800nv81lx681/fulltext.pdf 8. - Bagshaw S, Townsend D, Mcdermid R. Disorders of sodium and water balance in hospitalized patients. Can J Anesth [serie en internet] 2008 [consultado en 2009 agosto 10]; 56:151–167. 167. Disponible en: http://www.springerlink.com/content/y0660p6125nvu182/fulltext.pdf Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 12 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología “Trabajo Práctico Osmolaridad” Material: Sangre anticoagulada Solución estándar (NaCl 18 gr) NaH2PO4 2.73 gr, NaHPO4 0.374 gr en 200 ml de H2O H2O bidestilada Solución glucosada al 50% Solución glucosada al 5% Solución Salina al 0.9% Tubos de ensayo Pipetas Gradillas Centrifuga Método: Obtener sangre de un voluntario anticoagulada con heparina. Separar los glóbulos rojos con la centrifuga Marcar 7 tubos de la manera indicada en el siguiente cuadro Sol. estándar H2O bidestilada TUBO 1 0.9 ml 9.1 ml TUBO 2 0.75 ml 9.25 ml TUBO 3 0.65 ml 9.35 ml TUBO 4 0.55ml 9.45 ml TUBO 5 0.45 ml 9.55 ml TUBO 6 .35 ml 9.65 ml TUBO 7 - NaCl 0.9% Glóbulos Rojos .1ml .1ml .1ml .1ml .1ml .1ml 5ml .1ml Osmolaridad calculada: Resultados: Marcar 6 tubos como indica el cuadro siguiente Glucosa 50% H2O bidestilada TUBO 1 5ml - TUBO 2 4ml 1ml TUBO 3 3ml 2ml TUBO 4 2ml 3ml TUBO 5 1ml 4ml TUBO 6 - Glucosa 5% Glóbulos Rojos .1ml .1ml .1ml .1ml .1ml 5ml .1ml Osmolaridad calculada: Resultados: Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 13 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología Cuestionario 1.- ¿Qué cambios observaste? 2.- ¿A que se deben los cambios? 3.- Al someterse una celular a un medio hipo-osmolar hipo osmolar ¿Qué cambios sufre? 4.- Al someterse la célula a un medio hiper hiper-osmolar osmolar ¿Qué cambios sufre? Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 14 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA Centro tro Universitario de la Costa Cen Laboratorio de Fisiología y Farmacología Firma del instructor Caso clínico: Se trata de paciente masculino de 60 años el cual acude por presentar estado de coma. Su padecimiento se remonta a 2 semanas previas cuando nota cefalea difusa de intensidad moderada que impedía sus actividades, cursa así por espacio de una semana, además presentar nausea y vomito; 7 días previos los familiares lo notan confuso en pensamiento y que no coordinaba bien en sus actividades; 3 días antes tiende a quedar dormido más de lo habitual y presenta convulsiones tónico-clónicas tónico clónicas en 4 ocasiones para un día después ya no poderlo despertar por lo cual es llevado al servicio médico. Fue fumador de los 12 a 54 años a razón de una cajetilla diaria. Hace un año le diagnosticaron cáncer de pulmón para la cual se le propuso quimioterapia la cual rechazo. No es diabético, no ha tenido fiebre, ni déficit de movimientos corporales, corporales, no traumatismos cráneo-encefálicos, encefálicos, el único fármaco que ingirió fue aspirina para la cefalea. TA: 130/80 FC: 82 FR: 19 T: 37°C A la exploración se encuentra en estado de cómo profundo, sin cambios en la piel, mucosas orales húmedas, rin rigidez rigidez de cuello, campos pulmonares con disminución de la ventilación en la parte basal derecha, con matidez en dicha zona, área cardiaca norma al igual que en abdomen. Reflejos ausentes en extremidades inferiores. Laboratoriales: Eritrocitos 4 000 000, Leuc Leucocitos: ocitos: 8000 Hb. 10.5 g/dl glucosa 70 mg/dl, K 4.5 mEq, Na 110 mEq, Ca 9 mEq. Volumen urinario en 24 horas de 700 ml, densidad urinaria de 1.060 Preguntas a resolver: 1.- Determinar la osmolaridad del paciente. 2.- Explique la fisiopatología del coma. 3.- Realizar un esquema de las 5 causas más comunes de hiponatremia. 4.- Explique las causas de SIHAD. 5.- Explicar la fisiopatología del SIHAD. 6.- Comente el mecanismo de daño en un paciente en estado hiperosmolar. Av. Universidad 203 Delegación Ixtapa Puerto Vallarta, Jalisco, Jalisco México. México C.P.48280 Tel. 01 (322) 226 22 01, www.cuc.udg.mx 15