Líquidos y Electrólitos

No te pierdas este gran repaso de líquidos y electrolitos que preparamos para ti.

Líquidos Intracelular (LIC) y Extracelular (LEC)

El agua corporal total (ACT) corresponde al 60% del peso corporal de una persona adulta (50% en el caso de las mujeres) y 65-75% en los lactantes.

Las mujeres suelen tener mayor proporción de tejido adiposo respecto al músculo, y las células adiposas tienen un contenido de agua inferior al músculo. En una persona, la variabilidad de tejido adiposo que tenga sea hombre o mujer, puede tener implicaciones en la cantidad de agua que corresponda al peso corporal.

Un varón de 70 kg tiene:
42 L –> ACT (60% de 70 kg)
25 L –> LIC (60% de 42L)
17 L –> LEC (40% de 42L)

El LEC está compuesto por plasma sanguíneo (sangre sin elementos formes o células), líquido intersticial y líquido transcelular.

Volumen plasmático

De los 17L del LEC:
3 L (20% de 17) –> Cavidades cardiacas y vasos sanguíneos –> Compartimiento Intravascular.
El volumen total de este compartimiento se llama volumen sanguíneo –> 6L
3L del compartimiento intravascular y 3L de células: eritrocitos, leucocitos y plaquetas.
Un hematocrito se refiere al % del volumen de sangre que pertenece a estas células.

Líquido Intersticial

Alrededor de unos 13 L (75% de 17L ) del LEC se encuentra fuera del espacio intravascular en donde literalmente baña a las células no sanguíneas del cuerpo.
En este líquido que baña a las células se encuentran dos compartimientos:

Tejido conjuntivo denso
– Cartilaginoso
– Tendinoso

Matriz Ósea

La barrera que separa el líquido intravascular y el líquido intersticial se llama capilar.

Líquido Transcelular

Alrededor de 1L (5% de 17L) del LEC se encuentra atrapado en espacios completamente rodeados por células epiteliales:
– Líquido Sinovial
– Líquido Cefaloraquídeo.

El LIC es rico en K+ mientras que el LEC es rico en Na+ y Cl-

Las concentraciones de K y Na tanto en el LIC como en LEC son responsabilidad de la bomba NaKATPasa.
LIC –> Alto K+ y Bajo Na+ y Cl-
La célula mantiene este balance porque utiliza a la bomba NaKATPasa para bombear activamente Na+ al exterior de la célula e interiorizar el K.
LEC –> Alto Na+ y Cl- y Bajo K+
La principal diferencia entre el plasma y el L. Intersticial (ambos componentes del LEC) es la ausencia de proteínas plasmáticas en el espacio intersticial.
Estas proteínas influyen en la concentración de solutos que es diferente entre estos dos espacios, ya que tienen una carga y ocupan un espacio.
La [K+] tiene efectos en la excitabilidad eléctrica de la célula –> Trastornos del K extracelular, pueden causar arritmias.
Los trastornos del Na+ extracelular causan alteraciones en la osmolaridad, lo que se ve reflejado en las células del cerebro, que de no corregirse se hinchan y causan edema osmótico o deshidratación de la célula –> llevando a la muerte.

Volumen ocupado por las proteínas plasmáticas

Las proteínas y en menor medida los lípidos plasmáticos suelen ocupar un 7% del volumen plasmático total (3L).

Efecto de las cargas de las proteínas

Estas tienen una carga negativa, mientras que la pared capilar tiene una carga positiva, por lo que las deja dentro del compartimiento intravascular (6 L), además, estas proteínas tienden a retener cationes en el plasma (3L).
Por lo tanto, la concentración de cationes en el intersticio (13L) es menor que en plasma.
Estas proteínas repelen los aniones desde el plasma hasta el intersticio (13L), por lo que la concentración de aniones en el intersticio es mayor que en el plasma.

Osmolalidad

Osmolalidad describe la concentración total de todas las partículas que están libres en una solución.
La glucosa aporta una partícula, mientras que el NaCl aporta otra, pero si este se disocia, entonces aporta dos partículas, Na y Cl.
A pesar de la diferencia de concentración de algunos solutos entre los tres compartimientos (LIC, LEC y plasma) –> La osmolalidad es la misma –> 290 mOsm/KgH20
Hay 290 partículas en un Kg de H20 en el cuerpo humano.
Las proteínas no tienen mucha implicación en la osmolalidad, aportan aproximádamente 1 mOsm. En el caso de algunos iones, una fracción de sus depósitos intracelulares está unida a proteínas celulares, formando complejos con otros solutos pequeños, y a su vez, estas proteínas pueden estar unidas a otros complejos, entonces al contar las partículas para medir la osmolalidad, nos encontramos con que todos esos solutos, sólo aportan 1 mOsm, ya que son una sola partícula. La mayor parte del Mg, Fosfato y Ca+ están formando complejos.

Electroneutralidad

Todas las soluciones deben respetar el principio de electroneutralidad macroscópica:
– El número de cargas positivas en la solución debe ser igual al número de cargas negativas.
– Existe una diferencia entre los principales cationes y aniones en el plasma (3L). – Esta diferencia se llama Hiato aniónico.
– Es la diferencia entre los aniones ignorados y los cationes ignorados –> 9-14 mEq/L.

Hay metabolitos aniónicos como el acetoacetato y el B-hidroxibutirato –> Éstos pueden llegar a ser muy altos en pacientes con DMI con niveles bajos de insulina –> Presentan hiato aniónico aumentado.

Transporte de soluto a través de las membranas celulares

Una sustancia puede moverse a través de una membrana siempre y cuando haya una fuerza que impulse este movimiento –> Gradiente electroquímico o diferencia de energía potencial electroquímica.

Este está conformado por:

– El gradiente de concentración del soluto (Energía potencial química)
– La diferencia de voltaje que pueda existir entre los dos compartimientos (Energía potencial eléctrica)

Imaginemos que X es una sustancia que no tiene carga y que tenemos dos espacios separados por una membrana:
En el espacio EC la [X] es mayor que en el espacio IC –> Pero X es una sustancia que le gusta ser popular, por lo que quiere estar en todas partes –> Es aquí cuando su gradiente químico (Ganas de ser popular) hace que X EC se mueva al espacio IC.
Si [X] es igual en ambos lados, pero hay una diferencia de voltaje a través de la membrana; osea, la energía eléctrica que está fuera de la célula no es la misma que la que está dentro –> Ésta diferencia de voltaje hará que X se mueva hacia uno u otro espacio, siempre que X tenga una carga –> (Positivos atraen negativos y negativos a positivos)

Cuando ninguna de las fuerzas anteriores actúa sobre X, se dice que está en equilibrio.
En el cuerpo no existe el equilibrio de las sustancias, ya que continuamente estas entran y salen de la célula, lo que se denomina flujo neto.
¿Cómo puede persistir un estado estacionario de X aun cuando no está en equilibrio?
Las células poseen mecanismos (transportadores) que se encargan de bombear activamente X al espacio EC y evitar que la entrada de X al espacio IC sea mayor que su salida y las concentraciones de solutos se pierdan.

Ecuación de NERST –> Describe las condiciones cuando un ion está en equilibrio –> X está en equilibrio solo cuando la diferencia de voltaje entre el espacio IC y el EC es igual al potencial de equilibrio o potencial de NERST –> El potencial de Nerst es el valor que el voltaje de la membrana tendría que tener para que X esté en equilibrio y no se mueva hacia el espacio IC ni al EC.

Difusión

Difusión simple

Si X no depende del movimiento de otra sustancia o alguna reacción bioquímica para entrar a la célula, el único factor que determina si entra o no, es la fuerza impulsora (Gradiente electroquímico)

Difusión facilitada

Se han identificado tres tipos de vías proteicas a través de la membrana por las cuales las sustancias pueden entrar a la célula.

Poros –> Siempre están abiertos
Porinas de las membranas externas de las mitocondrias..
Porinas formadas por perforina de linfocitos.
Acuaporinas.
Canales -> Pueden estar abiertos o cerrados ya que cuentan con una compuerta.
Todos los canales iónicos; Para el Na, el Cl, el K y Ca.
Transportador –> Puede estar abierto o cerrado pero nunca ofrece una vía continua del interior al exterior, cuenta con dos compuertas y un compartimiento para unión de soluto.
Bomba NaKATPAsa.

Canales
Los canales tienen sensores que responden a distintos estímulos
– Cambios de voltaje en la membrana.
– Sistemas de segundo mensajero.
– Ligandos.
Estas señales regulan su estado entre abierto o cerrado. También poseen un filtro de selectividad que determina que iones permiten pasar por su abertura y cuáles no.

Canales de Na+
– El Na+ tiende a entrar a la célula debido a su gradiente electroquímico (Hay menos Na dentro de la célula) por lo que la apertura de un canal de Na+ hará que éste entre.
– Hay canales de Na+ voltaje dependientes –> Son responsables de generar el potencial de acción ó impulso nervioso en las células excitables.
– Hay canales de Na+ENaC –> Se encuentran en el túbulo renal y el intestino, se encuentran en la porción apical de la célula. –> Son importantes para el transporte del Na+ desde la luz, pasando por el epitelio hasta llegar a la sangre.

Canales de K+
– El gradiente electroquímico del K+ hace que salga de la célula.
– Generación de voltaje de membrana en reposo (El interior de la célula se conserva más negativo que el exterior).

Canales de Ca+
– Tiende a entrar a la célula.
– Entra rápidamente cuando los canales están abiertos.
– Importante en el proceso de señalización transmembranal y generación de potenciales eléctricos en el músculo.

Canales de protones
– Especialmente de H+ –> Los cuales tienden a entrar a la célula si los canales están abiertos.
– Los canales tienden a estar cerrados en condiciones normales y se abren cuando el citoplasma se acidifica o la membrana se despolariza –> Lo que medía la salida de H+ al medio EC.

Canales de aniones
– Transporte de Cl- y HCO3-.
– El Cl- tiende a salir de las células.

El transporte de una sustancia por difusión simple no tiene un límite de velocidad más que la misma estipulada por la diferencia de gradiente electroquímico mientras que el transporte mediado por proteínas sí tiene una velocidad límite, ya que puede llegar un momento en que todos los transportadores de la célula estén saturados, por lo que el flujo se detiene por unos instantes.
El transporte mediado por una proteína es más rápido cuando hay menos concentración de soluto, ya que la afinidad del transportador por sus soluto aumentan; caso contrario es cuando la concentración es más elevada, la afinidad comienza a disminuir gradualmente.

El transporte de glucosa a través de la membrana necesita de proteínas especializadas llamadas GLUT.
GLUT1 se encuentra en toda la superficie celular.
GLUT4 se encuentra en las membranas de las vesículas intracelulares.
La insulina aumenta la velocidad con la que la glucosa entra a la célula ya que recluta una isoforma de GLUT4 en la membrana de la célula.

Transporte activo primario
Es el transporte de un soluto en contra de su gradiente –> Mover a X desde el lugar donde no es popular hacia el lugar donde sí es –> Mover a X desde donde hay menos concentración suya hacia donde hay mucha de ella.
Depende de la hidrólisis de ATP.
Transporte activo secundario, X se acopla al movimiento de otro ion (generalmente es el Na+).

Bomba NaKATPasa

– Expulsa 3 iones de Na+ e internaliza 2 iones K+ –> Los cambios conformacionales los efectúa mediante la hidrólisis de una molécula de ATP.
– Expulsa al Na+ en contra de su gradiente (tiende a entrar) e internaliza al K+ en contra de su gradiente (tiende a salir).

– La funcionalidad de la bomba depende del estado metabólico de la célula, ya que necesita sí o sí una molécula de ATP, el cual se consigue mediante el ciclo de Krebs, el cual necesita oxígeno, por lo que si no hay oxígeno, no se crea ATP y la bomba deja de funcionar, dejando las concentraciones de Na y K a merced de su gradiente, con lo que el Na entrará a la célula causando lisis osmótica y el K saldrá de la célula, causando una hiperpolarización de la misma.

– Existen compuestos llamados glucósidos cardiácos:
Ouabaína y Digoxina. Tienen alta afinidad por la bomba justo cuando ésta está por internalizar al K. En pacientes con hipopotasemia, la intoxicación por digitálicos aumenta, ya que al no haber K que compita por la unión a la bomba, los digitálicos se unen rápidamente.

SGLT

– Son transportadores que se encuentran en el túbulo renal y absorben 1 Na y 1 Glucosa.
– Los glucuréticos son medicamentos útiles para tratar DMII.
Se encargan de inhibir este cotransportador activo secundario para disminuir la reabsorción de glucosa en el riñón.
Complicaciones frecuentes secundarias a glucosuria: UTI, infecciones micóticas generales.

Transporte de agua
El agua siempre se transporta de manera pasiva a través de la membrana
La facilidad con la que difunde depende de la composición de los lípidos de la bicapa membranal. Este transporte está mediado por acuaporinas o simplemente por la disolución de las moléculas de agua a través de la membrana. Los eritrocitos y las células de túbulo proximal renal poseen AQP1

Para el movimiento del agua existen dos fuerzas impulsoras pasivas:
– Diferencia de concentración de agua entre ambos lados (osmolalidad) –> (Es la fuerza más importante).
Si hay mayor osmolalidad fuera de la célula, el agua saldrá y si hay mayor osmolalidad dentro de la célula, el agua entrará –> Ósmosis.
Proteínas en plasma —> Mayor presión osmótica que en L. Intersticial –> Atrae agua de nuevo al capilar (Presión oncótica).
– Presión hidrostática. –> No es una fuerza impulsora importante ya que casi siempre es próxima a 0.

Osmolalidad
Las alteraciones de osmolalidad del LEC deben corregirse lentamente, de lo contrario se corre el riesgo de una entrada rápida y ferviente de H2O a las células del cerebro, causando su edema –> Aumento de volumen cerebral –> Herniación del TE.
Una adaptación a largo plazo que efectúan las células cerebrales es la síntesis de osmoles idiogénicos, para así elevar la osmolalidad intracelular y restaurar el volumen celular cuando la solución en la que se encuentran es hiperosmolar.

BUN= La concentración de nitrógeno presente en el plasma como urea.
La osmolaridad efectiva no toma en cuenta el BUN porque la urea es un metabolito que atraviesa la membrana fácilmente, por lo que al principio la solución se vuelve hiperosmolar pero al final termina por equilibrarse.
Incluye el Na+ porque técnicamente no atraviesa la membrana debido a su expulsión por la bomba NaKATPasa.
Incluye glucosa porque no se acumula en cantidades apreciables en la mayoría de las células debido a su metabolismo.

Los términos «isotónica» «Hipertónica» «Hipotónica» se utilizan para describir una solución en comparación con otra.

Infusión de solución salina isotónica

Se infieren 1,5 L de NaCl al .9% –> 290 mOsm en LEC
Estos 1,5 L se distribuyen inicialmente en el LEC y aumentan su volumen en 1,5 L (17L+1,5L).
La osmolalidad efectiva del LEC no se modifica, por lo que no hay gradiente osmótico que promueva el movimiento de H2O.
Añadir esta solución sirve para expandir el LEC sin alterar el LIC.

Infusión de agua sin solutos

1,5 L de glucosa isotónica al 5% –> La glucosa se metaboliza, por lo que solamente se ingiere agua (por así decirlo). Causa lisis osmótica.
Los 1,5 L se distribuyen por el LEC (18,5L) –> Este aumento de agua sin solutos, diluye los preexistentes en el LEC, disminuyendo así la osmolalidad a 266 mOsm, mientras que la Osmolalidad IC se mantiene –> Movimiento de agua al interior –> Este aumento de agua en el LIC diluye solutos, disminuyendo su osmolalidad y haciéndola menor que la del LEC, esto hasta que se restaure un equilibrio.
Diluye la osmolalidad de los líquidos corporales y aumenta muy poco el volumen del LEC.

Ingesta de sal (NaCl) pura

Se afecta principalmente el volumen del LEC. –> ,9 L.
La sal ingerida se distribuye en el LEC, aumentando su osmolalidad –> Provoca que el aumento del LEC provenga exclusivamente del LIC.

BIBLIOGRAFÍA
Boron, W. (2017). Fisiologia medica (3rd ed.). St. Louis: Elsevier Mosby.

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