Hidrogeniones (h+) y delta de hidrogeniones (flh+) para la detección de trastornos ácido –base
Autor: Aldana Díaz, José Luis
Asesor: Otero Regino, Willlam Alberto (Thesis advisor)
Fecha: 2010
Programa: Bogotá - Medicina - Especialidad en Anestesiología y Reanimación
Facultad: Facultad de Medicina

Resumen: Antecedentes Los trastornos del equilibrio ácido-base son frecuentes en los pacientes críticamente enfermos. La magnitud de las alteraciones refleja la severidad de la condición clínica y se relaciona con incremento de morbilidad y mortalidad. No existe una herramienta universalmente aceptada para la detección y cuantificación de éstos trastornos. Objetivo Validar el Delta de hidrogeniones (tlH+) como una herramienta para identificar y cuantificar alteraciones del equilibrio ácido-base en el escenario clínico. Materiales y métodos Se realizó un análisis Post-hoc de los experimentos: Carbón dioxide titration curve of normal man (Brackett et al, 1965) y Characterization and clinical application of the "significance band" for acute respiratory alkalosis (Arbus et al, 1969). Los experimentos evalúan la modificación del estado ácido-base en respuesta a pC02 conservando estático el componente metabólico. Se incluyeron para el análisis los datos de pC02 (mmHg), concentración de H+ (nmoI/L) y pH. Se realizó regresión lineal para las variables pH, H+ Y boH+ en función de CO2 y se derivó la fórmula para el cálculo de la concentración de hidrogeniones a partir de pC02. Se utilizó un modelo de tres variables: Hidrogeniones totales (HT), Hidrogeniones metabólicos (HM) e Hidrogeniones respiratorios (HR); donde HT =  HM + HR, para describir cuantitativamente los componentes del equilibrio ácido-base. Se obtuvo la concentración de hidrogeniones metabólicos a partir de HT y HR. Se exponen las concentraciones de hidrogeniones normalizadas a O para   ofrecer una escala comparable y se expresan como Delta de Hidrogeniones (~H+). Resultados Se incluyeron 45 escenarios para el análisis: controles (n=19), hipocapnia (n=12) e hipercapnia (n=14). La regresión lineal de H+ en función de CO2 presentó los siguientes componentes: Pendiente 0.75, intercepto 10, ~ 1; ~H\ en función de CO2: Pendiente 0.75, intercepto -30, ~ 1. El Valor de p fue  0.01. Se establece ~HR = (pC02 x 0,75) -30. Conclusión Se propone el modelo de Delta de Hidrogeniones: ~H+ T, ~H+ R Y ~H+ M para evaluar cuantitativamente los componentes del equilibrio ácido base.

HIDROGENIONES (H+) Y DELTA DE HIDROGENIONES (~H+) PARA LA
DETECCION DE TRASTORNOS ÁCIDO - BASE
JOSÉ LUIS ALDANA DIAZ
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE MEDICINA
DEPARTAMENTO DE CIRUGíA
UNIDAD ESPECIALIZADA DE ANESTESIOLOGIA
BOGOTÁ D.C.
2010HIDROGENIONES (H+) Y DELTA DE HIDROGENIONES (flH+) PARA LA
DETECCION DE TRASTORNOS ÁCIDO - BASE
JOSÉ LUIS ALDANA DíAZ
Análisis Post-hoc
Asesor:
José Francisco Valero Bernal
Médico Anestesiólogo
UNIVERSDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE MEDICINA
DEPARTAMENTO DE CIRUGíA
UNIDAD ESPECIALIZADA DE ANESTESIOLOGIA
BOGOTÁ D.C.
2010HIDROGENIONES (H+) Y DELTA DE HIDROGENIONES (~H+) PARA LA
DETECCION DE TRASTORNOS ÁCIDO - BASE
JOSÉ LUIS ALDANA DíAZ
597733
Trabajo de grado presentado para optar por el título de
Especialista en Anestesiología y Reanimación
DIRIGIDO POR:
JOSÉ FRANCISCO VALERO BERNAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE MEDICINA
DEPARTAMENTO DE CIRUGíA
UNIDAD ESPECIALIZADA DE ANESTESIOLOGíA
BOGOTÁ D.C. 2010Agradecimientos
.,
Al Dr David A. Rincón Valenzuela, Docente de la Unidad Especializada de
Anestesiología de la Universidad Nacional de Colombia por la asesoría
metodológica y conceptual proporcionada durante el desarrollo de todo el
proyecto.
A los Dr Alonso Gómez Duque de la Unidad de Cuidado intensivo de la Clínica
Palermo, Bogotá D.C. por generar las inquietudes que motivaron en desarrollo del
trabajo y asesorar su desarrollo conceptual.
A Todos los Docentes de la Unidad Especializada de Anestesiología de la
Universidad de Colombia y a su coordinador, el Dr. José Francisco Valero Bernal,
por la ingente colaboración en el proceso de formación como especialista en
Anestesiología y Reanimación.CONTENIDO
pág.
INTRODUCCiÓN
1. JUSTIFICACION 14
2. OBJETIVOS 15
2.1 OBJETIVO GENERAL 15
2.2 OBJETIVOS ESPECíFICOS 15
3. MARCO REFERENCIAL 16
3.1 DETERMINANTES DE LA CONCENTRACiÓN DE H+ EN
LAS SOLUCIONES BIOLÓGICAS EN CONDICIONES DE NORMALIDAD
Y ENFERMEDAD 16
3.1.1 Cuantificación, clasificación y definición de causalidad 17
3.2 APROXIMACiÓN DE HENDERSON y HASSELBALCH 18
3.2.1 Bicarbonato estándar 21
3.2.2 Brecha aniónica 22
3.2.3 Base exceso 23
3.3 PROPIEDADES FíSICO-QuíMICAS DE LAS SOLUCIONES
BIOLÓGICAS 25
3.3.1 Determinantes de la concentración de hidrógeno 27
3.3.1.1 Dióxido de carbono 28
3.3.1.2 Electrolitos (Iones fuertes) 29
3.3.1.3 Ácidos débiles 32
3.4 MECANISMOS FISIOLÓGICOS 35
3.4.1 El riñón 35
3.4.2 Tracto gastrointestinal 36
3.4.3 Glóbulos rojos 373.5 MECANISMOS FISIOPATOLÓGICOS 37
3.6 VENTAJAS, LIMITACIONES Y ERRORES POTENCIALES
DE LAS APROXIMACIONES LA FISIOLOGíA ÁCIDO-BASE 41
3.6.1 Ventajas de la ecuación de Henderson y Hasselbach 41
3.6.2 Desventajas de la ecuación de Henderson y Hasselbach 41
3.6.3 Errores en la ecuación de Henderson y Hasselbach 41
3.6.4 Ventajas de la aproximación de Stewart 42
3.6.5 Desventajas de la aproximación de Stewart 42
3.6.6 Errores en la aproximación de Stewart 43
4. MÉTODOS 44
4.1 ANÁLISIS ESTADíSTICO 44
4.1.2 VARIABLES 44
5. RESULTADOS 47
6. DISCUSiÓN 53
7. CONCLUSiÓN 55
BIBLIOGRAFíA 56LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1 Patrones ácido-básicos observados. Perspectiva de Henderson-
Hasselbach 20
Tabla 2 Diagnóstico diferencial para la acidosis metabólica. Descenso de
DIF 39
Tabla 3 Diagnóstico diferencial de la alcalosis metabólica. Incremento de
DIF 39
Tabla 4 Características ácido-básicas. Escenarios individuales 45
Tabla 5 Características ácido-básicas. Escenarios agrupados 46
Tabla 6 Componentes de la regresión lineal pH en función de CO 2, H+ en
función de CO 2 y ~H+ R en función de CO 2 51
Tabla 7 Fórmulas para la determinación de ~H+ T, ~H+ R Y ~H+ M 51
Tabla 9 ~H+ T, ~H+ R Y ~H+ M calculados para escenarios agrupados 52LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1 Determinantes del pH plasmático desde la aproximación de
Henderson-Hasselbach 20
Figura 2 Balance de carga en el plasma humano 31
Figura 3 Representación del pH en relación con la diferencia de iones
fuertes 32
Figura 4 Variables independientes determinantes del estado ácido básico en
las soluciones biológicas. Aproximación de Stewart 40
Figura 5. Regresión lineal de pH en función de CO 49
2
Figura 6 Regresión lineal de H+ en función de CO 50
2
Figura 7. Regresión lineal de ~H+ R en función de CO 2 50FORMATO ÚNICO DE PRESENTACiÓN DE TRABAJOS DE GRADO
TíTULO EN ESPAÑOL: -
Hidrogeniones (H+) y Delta de hidrogeniones (tlH+) para la detección de
trastornos acido-base: Análisis post-hoc
TíTULO EN INGLÉS:
Hydrogen ions (H+) and Delta Hydrogen ions (tlH+) for acid-base imbalance
detection: Post-hoc analysis
RESÚMEN EN ESPAÑOL:
Antecedentes Los trastornos del equilibrio ácido-base son frecuentes en los
pacientes críticamente enfermos. La magnitud de las alteraciones refleja la
severidad de la condición clínica y se relaciona con incremento de morbilidad y
mortalidad. No existe una herramienta universalmente aceptada para la detección
y cuantificación de éstos trastornos.
Objetivo Validar el Delta de hidrogeniones (tlH+) como una herramienta para
identificar y cuantificar alteraciones del equilibrio ácido-base en el escenario
clínico.
Materiales y métodos Se realizó un análisis Post-hoc de los experimentos: Carbon
dioxide titration curve of normal man (Brackett et al, 1965) y Characterization and
clinical application of the "significance band" for acute respiratory alkalosis (Arbus
et al, 1969). Los experimentos evalúan la modificación del estado ácido-base en
respuesta a pC0 conservando estático el componente metabólico. Se incluyeron
2
para el análisis los datos de pC0 (mmHg), concentración de H+ (nmoI/L) y pH. Se
2
realizó regresión lineal para las variables pH, H+ Y boH+ en función de CO y se
2
derivó la fórmula para el cálculo de la concentración de hidrogeniones a partir de
pC0 2. Se utilizó un modelo de tres variables: Hidrogeniones totales (HT),
Hidrogeniones metabólicos (HM) e Hidrogeniones respiratorios (HR); donde HT =
HM + HR, para describir cuantitativamente los componentes del equilibrio ácido
base. Se obtuvo la concentración de hidrogeniones metabólicos a partir de HT y
HR. Se exponen las concentraciones de hidrogeniones normalizadas a O paraofrecer una escala comparable y se expresan como Delta de Hidrogeniones
(~H+).
Resultados Se incluyeron 45 escenarios para el análisis: controles (n=19),
hipocapnia (n=12) e hipercapnia (n=14). La regresión lineal de H+ en función de
CO presentó los siguientes componentes: Pendiente 0.75, intercepto 10, ~ 1;
2
~H\ en función de CO 2: Pendiente 0.75, intercepto - 30, ~ 1. El Valor de p fue <
0.01. Se establece ~HR = (pC0 2 x 0,75) - 30.
Conclusión Se propone el modelo de Delta de Hidrogeniones: ~H+ T, ~H+ R Y ~H+ M
para evaluar cuantitativamente los componentes del equilibrio ácido base.
RESUMEN EN INGLÉS:
Background Disorders of acid-base balance are common in critically iII patients.
The magnitude of the changes reflect the severity of the clinical condition and is
associated with increased morbidity and mortality. There is no universally accepted
tool for the detection and quantification of these disorders.
Objectives Validate Delta Hydrogen (L1H +) as a tool to identify and quantify
changes in the acid-base balance in the clinical setting.
Materials and methods We performed a post-hoc analysis of the experiments:
Carbon dioxide titration curve of normal man (Brackeft et al, 1965),
Characterization and clinical application of the "significance band" for acute
respiratory alkalosis (Arbus et al, 1969). The experiments evaluate the modification
of acid-base status in response to pC0 keeping static the metabolic component.
2
Were included for data analysis pC0 2 (mmHg), conc~ntration of H + (nmoI/L) and
pH. Linear regression was performed for the variables pH, H+ and L1H+ in terms of
pC0 and derived the formula for calculating the concentration of hydrogen ions
2
from pC0 2. We used a model of three variables: total hydrogen ions (HT),
metabolic hydrogen ions (HM) and respiratory hydrogen ions (H R), where HT = HM +
H R, to quantitatively describe the components of acid-base balance. We obtained
the concentration of metabolic hydrogen ions from HT and H R. We normalized the
Hydrogen ions concentrations to O to provide a comparable scale and expressed it
as Delta hydrogen ions.Results We included 45 scenarios for analysis: controls (n=19), Hypocapnia
(n=12) and hypercapnia (n=14). Linear regression of H+ in terms of pC02
presented the following cQmponents: Slope 0.75, intercept 10, ~ 1; ~H\ in terms
2
of pC02: Slope 0.75, intercept - 30, r 1. The p value was < 0.01. Accordingly,
~HR = (pC02 x 0,75) - 30.
Conclusion We propose the Delta hydrogen model: ~H\, ~H+ R and ~H+ M to
quantitatively assess the acid-base balance components.
DESCRIPTORES EN ESPAÑOL:
Desequilibrio ácido-básico, Iones de hidrógeno, detección
DESCRIPTORES EN INGLÉS:
Acid-Base Imbalance, Hydrogen-Ion-Concentration, Diagnosis
I
___
FIRMA DEL DIRECTOR: _--T/_~ ---,=----------
(
AUTOR:
José Luis Aldana Díaz (1982)RESUMEN
Antecedentes Los trasto"rnos del equilibrio ácido-base son frecuentes en los
pacientes críticamente enfermos. La magnitud de las alteraciones refleja la
severidad de la condición clínica y se relaciona con incremento de morbilidad y
mortalidad. No existe una herramienta universalmente aceptada para la detección
y cuantificación de éstos trastornos.
Objetivo Validar el Delta de hidrogeniones (óH+) como una herramienta para
identificar y cuantificar alteraciones del equilibrio ácido-base en el escenario
clínico.
Materiales y métodos Se realizó un análisis Post-hoc de los experimentos: Carbon
dioxide titration curve of normal man (Brackett et al, 1965) y Characterization and
clínical application of the "significance band" for acute respiratory alkalosis (Arbus
et al, 1969). Los experimentos evalúan la modificación del estado ácido-base en
respuesta a pC0 conservando estático el componente metabólico. Se incluyeron
2
para el análisis los datos de pC0 (mmHg), concentración de H+ (nmol/L) y pH. Se
2
realizó regresión lineal para las variables pH, H+ Y b.H+ en función de CO y se
2
derivó la fórmula para el cálculo de la concentración de hidrogeniones a partir de
pC0 2. Se utilizó un modelo de tres variables: Hidrogeniones totales (HT),
Hidrogeniones metabólicos (HM) e Hidrogeniones respiratorios (H donde HT =
R);
HM + H para describir cuantitativamente los componentes del equilibrio ácido
R,
base. Se obtuvo la concentración de hidrogeniones metabólicos a partir de HT y
H R. Se exponen las concentraciones de hidrogeniones normalizadas a O para
ofrecer una escala comparable y se expresan como Delta de Hidrogeniones
(óH+).
Resultados Se incluyeron 45 escenarios para el análisis: controles (n=19),
hipocapnia (n=12) e hipercapnia (n=14). La regresión lineal de H+ en función de
CO presentó los siguientes componentes: Pendiente 0.75, intercepto 10, ~ 1;
2
óH\ en función de CO 2: Pendiente 0.75, intercepto - 30, r2 1. El Valor de p fue <
0.01. Se establece óH = (pC0 x 0,75) - 30.
R 2Conclusión Se propone el modelo de Delta de Hidrogeniones: ~H+ T, ~H+ R Y ~H+ M
para evaluar cuantitativamente los componentes del equilibrio ácido base.
PALABRAS CLAVE:
Desequilibrio ácido-básico, Iones de hidrógeno, detecciónINTRODUCCiÓN
Las anormalidades del equilibrio ácido base son frecuentes en las unidades de
cuidado intensivo y salas de cirugía en pacientes sometidos a procedimientos
quirúrgicos mayores, cirugía prolongada o con morbilidad de base. En la mayoría
de los casos representan trastornos leves y son autolimitados, sin embargo
cuando son extremos o cuando se instauran de forma rápida pueden conducir a
disfunción orgánica. La manifestación clínica puede encontrarse como disminución
de la contractilidad miocárdica, vasoconstricción pulmonar, vasodilatación
sistémica, edema cerebral, entre otras; además de incrementar la mortalidad del
paciente adulto y pediátrico críticamente enfermo.
La concentración de los iones hidrógeno en la sangre y otros líquidos corporales
está sujeta a una estrecha regulación. A diferencia del control sobre la
concentración de otros iones, el hidrógeno es regulado en rango de concentración
nanomolar versus milimolar. La justificación de tan fino control está dada por dos
propiedades de los iones hidrógeno, elevada densidad de carga y extensión de su
campo eléctrico; éstos, pueden influenciar diversos procesos bioquímicos,
estructura y función de proteínas, disociación y movimiento iónicos, cinética y
dinámica de fármacos.
Clínicamente, los cambios en la concentración de H+ ocurren como resultado de
cambios en las concentraciones de ácidos volátiles (pC02) y no volátiles (ácido
láctico, hidroclórico, sulfúrico). Los cambios en los ácidos volátiles son referidos
como respiratorios y los cambios en los ácidos no volátiles, metabólicos.
Para realizar el diagnóstico, tratamiento y prevención de los trastornos ácido
básicos es fundamental comprender su clasificación y cuantificación. La notación
de pH, introducida por Sórensen, ha sido empleada para cuantificar el balance
ácido - base. En definición es una medida logarítmica del volumen de solución
requerido para contener 1 Eq de H+. Pese a su relevancia fisiológica y la extensa
aplicación dada la facilidad para su determinación, constituye una representación
sin dimensiones de la concentración de H+.
11Recientemente se ha producido una revolución en la aproximación clínica del
estado ácido- base, El análisis basado en la ecuación de Henderson y
Hasselbach, formulada en 1916 continua siendo ampliamente empleada debido a
la facilidad de su aplicación, El desarrollo del concepto de Exceso de base por
Sigaard - Andersen y colaboradores en 1960 y la introducción de la brecha
aniónica en 1970 permitió el análisis, diagnóstico y tratamiento de anormalidades
electrolíticas y ácido - básicas en humanos en diferentes escenarios clínicos. En
los últimos 30 años se han desarrollado dos aproximaciones físico - químicas, el
Modelo de Iones fuertes; Stewart, 1983 y el Modelo simplificado de iones fuertes;
Constable, 1997, Estos últimos abordajes han establecido una clara diferencia
conceptual con respecto a sus precedentes, define con claridad las variables
dependientes e independientes que determinan la disociación del agua y
finalmente la concentración de iones hidrógeno en las soluciones biológicas.
En síntesis, existen tres aproximaciones que permiten cuantificar el componente
metabólico y emplean, HC0 3 en el contexto de CO 2; la Base Exceso estándar
(BEs) y la Diferencia de Iones Fuertes (DIF). El componente respiratorio, no
presenta diferencia y es clara su dependencia exclusiva de pC0
2.
El debate sobre la utilidad de cada método es vigente, sin embargo la diferencia
entre los mismos es conceptual y radica en la explicación del mecanismo que
produce los trastornos metabólicos; así, los resultados del análisis de una muestra
sanguínea pueden ser virtualmente idénticos, son iguales en la descripción de los
trastornos, pero el mecanismo subyacente que finalmente debe conducir a una
intervención terapéutica, es diferente. Lo anterior establece que los modelos
pueden describir matemáticamente el balance ácido-Dase de forma correcta, pero
debe aclararse la diferencia entre tal descripción y explicación de causalidad de
los trastornos
Fuera de la discusión de la fisiopatología queda el empleo de herramientas
diagnósticas que permitan diagnosticar y cuantificar los trastornos ácido-base,
especialmente los trastornos metabólicos, en el escenario clínico; además de
predecir desenlaces clínicos adversos, mortalidad y morbilidad. Se determinará la
relación matemática entre la pC0 y la concentración de hidrogeniones
2
respiratorios y se determinarán los hidrogeniones metabólicos aplicando un
12modelo de tres variables: Hidrogeniones totales (HT), Hidrogeniones respiratorios
= =
(H e Hidrogeniones metabólicos (HM); donde HT HM + H luego: HM HT - H
R) R, R.
Así pues, se proporciona una herramienta para la detección y cuantificación de
alteraciones ácido-base.
131. JUSTIFICACiÓN
La determinación de la contribución relativa de los componentes respiratorio y
metabólico del estado ácido-base presenta limitaciones en el escenario clínico,
puesto que las variables que son analizadas para su evaluación no son
expresadas en escalas comparables. Esto representa dificultades en el momento
de clasificar los estados de desequilibrio y consecuentemente puede conducir a
diagnósticos errados e intervenciones terapéuticas inadecuadas. Considerando la
presentación universal de alteraciones del balance ácido base en el escenario del
paciente críticamente enfermo, debe contarse con un recurso que permita la
identificación, clasificación de las alteraciones y seguimiento en el tiempo
ubicándolo en el contexto de las propiedades físico-químicas de los líquidos en los
sistemas biológicos, Aproximación de Stewart.
142. OBJETIVOS
2.1 GENERAL
Validar el Delta de hidrogeniones (.0.H+) como una herramienta para identificar y
cuantificar alteraciones del equilibrio ácido-base en el escenario clínico.
2.2 ESPECíFICOS
Determinar las fórmulas que permitan calcular el déficit o excedente de
hidrogeniones respiratorios y metabólicos responsables del equilibrio ácido base.
Proporcionar un recurso que represente en escala comparable la contribución
relativa de los componentes metabólico y respiratorio del balance ácido-base.
153. MARCO REFERENCIAL
3.1 DETERMINANTES DE LA CONCENTRACiÓN DE H+ EN LAS SOLUCIONES
BIOLÓGICAS EN CONDICIONES DE NORMALIDAD Y ENFERMEDAD
La concentración del ión H+ en el plasma y otras soluciones corporales, es una
variable sujeta a estricto control. El análisis de ésta regulación ha sido objeto de
estudio en diferentes especies animales, encontrando gran similitud en los
mecanismos que explican el equilibrio aunque hay particulares diferencias en los
mecanismos reguladores, en especial entre las especies acuáticas y las terrestres.
Los cambios agudos en el pH sanguíneo inducen un fuerte efecto sobre las
células, desempeño orgánico y desde luego, sistémico. Los mecanismos
responsables del balance local, regional y sistémico ácido-básico, no son aún en
su totalidad entendidos; y, la literatura muestra controversia a cerca de a qué
abordaje acudir para explicar las reglas que rigen la causa de los trastornos,
aunque hay claridad en que existe correlación matemática entre ellos; y, lo más
importante para el juicio médico en su ejercicio, los métodos que son útiles
clínicamente para evaluar su comportamiento en relación a condiciones mórbidas
carecen del rigor de evidencia.
El empleo de diferentes variables de laboratorio para diagnosticar un desorden
ácido-base es análogo al empleo de otras pruebas diagnósticas como la
electrocardiografía en los eventos coronarios agudos. Al igual los cambios en el
trazado no explican la causa de la isquemia, al realizar determinaciones
cuantitativas de variables en relación con el estado ácido-base, no puede
manifestarse que cambios en ellas que estadísticamente escapen de la
normalidad representen la causa verdadera del desbalance en el equilibrio del ión
H+. Se han asumido, por ejemplo, los cambios en la concentración de bicarbonato
(HC0 3), como responsables de los estados de acidosis o alcalosis metabólicas.
Esta falla en el establecimiento de la causa ha conducido al desarrollo de nociones
en la fisiología ácido-base que continúan siendo debatidas y que en realidad son
difíciles de demostrar o refutar.
163.1.1 Cuantificación, clasificación y definición de causalidad Desde que el
químico danés Sórensen (1868 - 1939) introdujo la notación de pH, se ha utilizado
esta escala para la cuantificación del balance ácido - base. Su vigencia, en parte,
está explicada porque puede además ser determinada por técnicas colorimétricas
y electrométricas. A pesar de lo anotado, el pH puede ser una variable confusa
dado a la transformación no lineal de la concentración de H+-Iogaritmo de su
recíproco. Se traduce esto en que el pH no es en sí mismo una concentración y
puede ser usado solamente como una representación sin dimensiones de la
concentración de H+ en una solución determinada. Actualmente el pH es definido
como la medida logarítmica de un volumen requerido para contener 1 mmol/ L de
H+. En el plasma a un pH de 7.4, este volumen es aproximadamente igual a 25
millones de litros, ejemplificando aquí la afirmación de confusión.
Independiente de cómo se exprese la concentración de H+, bien como pH
directamente o como valor nanomolar, es aceptado que los cambios en su
concentración sanguínea son resultantes de cambios en la presencia de ácidos
volátiles y no volátiles, dióxido de carbono y ácidos, láctico, hidroclórico, sulfúrico,
entre otros, respectivamente. Desde el punto de vista clínico, se hace referencia a
los cambios en las concentraciones de ácidos volátiles como respiratorios y a los
cambios en los no volátiles como metabólicos.
En este momento, se disponen de tres métodos mayores para cuantificar o
describir los desórdenes ácido - básicos; cada uno de ellos difiere únicamente en
el componente metabólico. Esos tres métodos acuden al Bicarbonato (H C0 en
2 3),
el contexto de la Presión Parcial de Dióxido de Carbono (pC0 2), la Base Exceso
estándar (BEs) y la Diferencia de Iones Fuertes. Pese al significativo debate que
se presenta alrededor de la exactitud y utilidad d~ las aproximaciones, todas
conducen a resultados virtualmente idénticos cuando son utilizadas para la
cuantificación del balance ácido-base en una muestra de sangre.
Las diferencias entre los abordajes anotados son en esencia, conceptuales;
finalmente, cómo cada una se enfoca para entender los mecanismos que
conducen a una concentración definida de H+ en un momento determinado.
173.2 APROXIMACiÓN DE HENDERSON-HASSELBALCH
Desde que Hasselbach adaptó la ecuación de Henderson para la notación del pH,
se utiliza la siguiente ecuación para entender la relación entre las variables
respiratorias y metabólicas ácido-básicas:
=
pH pK x log[HC03 /(0.03 x pC02)] (1)
Esta es la conocida ecuación de Henderson-Hasselbach y es importante describir
la relación de proporcionalidad de las variables que incluye. Un incremento en la
concentración de dióxido de carbono (C0 2) resultará en un descenso del pH y un
incremento compensatorio en la concentración de bicarbonato (HC0 3); en ésta
circunstancia se clasificará el paciente como una acidosis respiratoria, acidosis
para describir el proceso que conducirá a acidemia y respiratoria por su causa
aparente.
En este punto no hay gran discusión, puesto que el ácido carbónico resulta de la
reacción entre CO yagua, aquí en descenso del pH es completamente esperado.
2
En el caso que la presión parcial de CO no incremente, será necesario buscar la
2
causa del trastorno como alteración metabólica y definir algún ácido no volátil
como la etiología de la acidemia.
Invirtiendo lo anteriormente expuesto resulta sencillo comprender y clasificar
condiciones de alcalemia como consecuencia de alcalosis metabólica y
respiratoria.
La ecuación de Henderson-Hasselbach resulta útil para clasificar alteraciones de
acuerdo al ácido que primariamente se encuentre elevado o disminuido en
términos de concentración. El efecto expresado desde la química con la relación
entre la presión de CO y el bicarbonato. Evaluando cuidadosamente los cambios
2
que se presentan en éstas dos variables se pueden evidenciar algunos cambios
constantes; permitiendo establecer ciertas reglas que al aplicarse conducen,
desde esta perspectiva a la clasificación de alteraciones mixtas y a la separación
de trastornos en cuanto a su evolución temporal, como agudos y crónicos.
18Por ejemplo, una de esas reglas predice el cambio esperado de la presión de
dióxido de carbono en el escenario de una acidosis metabólica:
pC02 = (1.5 x HC03 ) + 8 +(-5 (2)
Esta regla nos cuenta que tanto debe modificarse la pC0 secundario a al
2
incremento de la ventilación alveolar que acompaña a una acidosis metabólica. Si
la pC0 no cambia o por el contrario lo hiciera mucho, se clasifica la alteración
2
como mixta, sumando una acidosis respiratoria si el valor de pC0 es elevado, o
2
una alcalosis respiratoria si se reduce excesivamente. Esta regla, al igual que
otras predictivas de compensación y consecuentemente de normalidad o
anormalidad, han sido trasladadas a la terminología del exceso de base estándar:
pC0 = (40 + SBE) +(-5 (3)
2
Por ejemplo, si se toma la siguiente muestra de gases sanguíneos arteriales:
pH = 7.31, pC0 = 31, HC0 = 15, Base exceso (SBE) = - 9.5
2 3
= =
La ecuación (2) establece que el valor esperado de pC0 (1.5 x 15) + 8 +(-5
2
30.5, yen la ecuación 3 la base exceso estándar obtiene como resultado un valor
idéntico. Entonces la medición de una pC0 de 31 es consistente con una
2
alteración pura, acidosis metabólica.
19Tabla 1 Patrones ácido-básicos observados. Perspectiva de Henderson
Hasselbach
Alteración HC0 (mmol/ L) pC0 (mmHg) SBE (mmol/ L)
3 2
Acidosis < 22 = (1.5 x HC03 ) + 8 < - 5
=
metabólica 40 + SBE
Alcalosis > 26 =(0.7 x HC03)+21 >+5
metabolica = 40 + (0.6 x SBE)
Acidosis = [(pC02 - 40)/10] + > 45 =0
respiratoria aguda 24
Acidosis = [(pC02 - 40)/3] + > 45 = 0.4 (pC0 40)
X 2 -
respiratoria crónica 24
Alcalosis = [(40 - pC02)/5] + < 35 =0
respiratoria aguda 24
Alcalosis = [(40 - pC02)/2] + < 35 = 0.4 X (pC0 2 - 40)
respiratoria crónica 24
*SBE= Base exceso estándar
PC0 = Presión parcial de dióxido de carbono
2
COREY, Howard. Stewart and beyond: New models of acid-base balance.
Kidney International. 2003.
Figura 1 Determinantes del pH plasmático desde la aproximación de
Henderson-Hasselbach.
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20Figura 1 (Continuación)
* Solo la base exceso extracelular y el bicarbonato estándar proveen una medida
independiente del componente no respiratorio del pH plasmático.
CONSTABLE, Peter. Clinical Assessment of Acid-Base Status: Comparison of the
Henderson-Hasselbalch and Strong Ion Approaches. Veterinary Clinical Pathology.
2000.
Es también importante conocer, que no dicen las ecuaciones de Henderson y
Hasselbach. Primero, no permiten discernir la severidad de la alteración
metabólica directamente. Por ejemplo, cuando hay una acidosis respiratoria, el
incremento en la pC02 cuantifica la alteración, aún cuando es mixto. Sin
embargo, el componente metabólico solo ser aproximado mediante el cambio en
el bicarbonato; y, segundo, la ecuación (1) no implica otros ácidos adicionales al
carbónico.
La relación entre CO2 y HC0 provee un mapa útil como guía clínica cuando una
3
alteración ácido - base permanece con etiología no clara. La concentración total
de CO2 y la concentración de HC0 son determinadas por la presión parcial de
3
CO2, no obstante, ésta última es a su vez definida por la relación entre la
ventilación alveolar y la producción de CO2, el bicarbonato no puede ser regulado
independiente del CO2. Es así como el bicarbonato plasmático se incrementa
siempre que se eleve la concentración de CO2, pero desde luego, no corresponde
tal modificación a un proceso de alcalosis.
Desde este punto de vista no es posible entender cómo puede modificarse el
bicarbonato independiente del CO2, para hacerlo, es necesario mirar más allá de
Henderson y Hasselbach.
3.2.1 Bicarbonato estándar El bicarbonato estándar es definido como la
concentración plasmática de HC0 en mEq/L cuando la sangre normalmente
3
oxigenada es equilibrada 3rC con un gas mixto que tiene una pC02 de 40 mmHg.
El valor normal de HC0 estándar es 24 mEq/L. En el ser humano, una
3
determinación menor a 22 mEq/ L indica una acidosis no respiratoria, mientras que
un valor mayor a 26 mEq/ L refleja una alcalosis metabólica.
21La validez de esos valores de bicarbonato estándar en especies diferentes a la
humana es cuestionada; perros, rumiantes, caballos y cerdos tienen diferentes
concentraciones de bicarbonato plasmático, indicando que un valor específico de
bicarbonato estándar es necesario.
El bicarbonato estándar es calculado usualmente a partir de la base exceso,
indicando que la información obtenida de él, es similar a la provista por la base
exceso estándar y por supuesto tiene las mismas limitaciones.
Su cálculo se realiza mediante la siguiente ecuación:
=
11 [HC0 estándar] 0.8311 [Base exceso] (4)
3
La fórmula descrita es válida para sangre con una concentración de hemoglobina
de 15 g / dL Y para una concentración de bicarbonato estándar de +/- 10 el valor
normal. En síntesis el HC0 estándar provee información similar a la base exceso,
3
a exponerse a continuación, pero es ésta la más empleada en la actualidad para
describir el componente metabólico del estado ácido - base.
3.2.2 Brecha aniónica El concepto de brecha aniónica emerge del concepto de
electroneutralidad, donde la brecha representa la diferencia entre la concentración
de aniones no medidos y la concentración de cationes no medidos en el suero.
Esta relación puede ser expresada por la ecuación general:
[Na+] + [K+] + [Cationes no medidos] = [CI-] + [HC03 ] + [Aniones no medidos] (5)
La concentración de potasio sérico debe ser siempre incluida en el cálculo de la
brecha aniónica. La anterior fórmula puede ser reorganizada de la siguiente
forma:
=
[Aniones no medidos] - [Cationes no medidos] ([Na+] + [K+]) - ([CI-] + [HC03])
=
Brecha aniónica (6)
Se indica entonces que un cambio en los aniones no medidos o cationes no
medidos causa una modificación en la brecha aniónica. Un incremento de ésta
22refleja un incremento en los aniones no medidos, más probable o, una disminución
de los cationes no medidos, menos probable.
Normalmente, aproximadamente dos tercios de la brecha aniónica se origina de la
carga neta negativa de las proteínas plasmáticas, predominantemente albúmina,
donde el resto refleja la concentración de fosfato y iones fuertes como lactato,
sulfato, B-hidroxibutirato, acetoacetato y aniones asociados con uremia. La
brecha aniónica suministra información clínicamente útil de la concentración de
aniones fuertes como el lactato.
La estimación de los aniones fuertes no medidos a través de la brecha aniónica
puede verse comprometida por cambios en la concentración sérica de proteínas y
fósforo y cambios en el pH. La brecha aniónica puede ser ajustada para controlar
estos cambios que pueden sesgar su resultado. Por cada gramo por decilitro que
desciende la concentración de proteínas, la brecha disminuye 3.7 mEq/ L y su
mayor contribuyente, la albúmina, al disminuir un gramo por decilitro, reduce el
valor de la brecha 2.5 mEq/ L.
Pese a que se expuso la corrección, en el escenario clínico no se ha evidenciado
mejoría en su utilidad y si hace mas compleja su determinación. No se
recomienda el ajuste matemático cuando se evalúa la brecha aniónica en ningún
escenario, pero queda la pregunta: en un escenario como el cuidado crítico donde
las condiciones mórbidas complejas se relacionan con un estado hipercatabólico y
donde la albúmina aparece como un reactante negativo de fase aguda, es
adecuado practicar esta omisión?
3.2.3 Base exceso Resultado de la incapacidad de la aproximación de
Henderson y Hasselbach para cuantificar el componente metabólico, varios
métodos han aparecido para resolver tal problema. En 1948, Singer y Hastings
propusieron el concepto de "base amortiguadora" para definir la suma del
bicarbonato y los tampones ácidos débiles. Un cambio en la "base amortiguadora"
corresponde a un cambio en el componente metabólico.
23Los métodos para calcular el cambio en la "base amortiguadora" fueron
posteriormente refinados por diferentes investigadores y más refinados aún
ulteriormente hasta alcanzar la metodología de la base exceso. Esta última es la
cuantificación de una acidosis o alcalosis metabólicas, definida como la cantidad
de ácido o base que debe ser adicionada a una muestra de sangre in vitra para
restaurar su pH a 7.4, mientras la pC02 es mantenida en 40 mmHg.
Aunque este cálculo es exacto in vitra, se presenta inexactitud cuando es aplicada
in vivo donde la base exceso cambia en relación con los cambios en pC02,
llevando a sus detractores a denominarla como concepto artificial.
Este efecto es entendido como el equilibrio a través de la totalidad del espacio del
líquido extracelular (sangre total más líquido intersticial).
Cuando la ecuación del exceso de base es modificada para tomar en cuenta un
contenido promedio de hemoglobina en la totalidad del espacio descrito, se
considera un valor de 5 g/ dL, apareciendo el concepto de base exceso estándar.
Aunque es claro que el valor de hemoglobina tenido en cuenta no representa el
contenido real de hemoglobina en el volumen de sangre y líquido intersticial, se
trata de una estimación empírica que mejora la exactitud de la base exceso.
Es posible argüir, que la totalidad del espacio extracelular está involucrado en el
estado ácido - base, porque el líquido fluye a través de vasos sanguíneos y
linfáticos, mezclándose en forma constante. Entonces, la base exceso estándar
cuantifica el cambio en el estado ácido - base in vivo. Es fundamental aclarar que
la base exceso solo es exacta in vivo cuando se asume una concentración
constante de hemoglobina.
Pese a que queda resuelto, con claras limitaciones, el problema de medir la
magnitud del componente metabólico con esta aproximación, queda aún sin
solución el segundo problema, cuáles son los mecanismos del balance ácido -
básico. Por ejemplo, para ilustrar lo anotado de forma sencilla, el organismo no
regula la base exceso estándar, no se trata de una sustancia que pueda ser
excretada, reabsorbida o amortiguada. De manera similar, el bicarbonato no es un
24ácido ni una base fuerte y su adición o sustracción del plasma no pueden ser
trasladados a cambios en el exceso de base estándar, sin querer decir con esto
último que la base exceso no se correlacione con la concentración de bicarbonato,
porque de hecho si lo hace y estrechamente. Sin embargo, la correlación y causa
no son desde luego la misma cosa.
La diferencia ha sido tradicionalmente entendida como efectos de amortiguación,
argumentando que los ácidos fuertes, cuantificados por la base exceso estándar
son amortiguados por las proteínas plasmáticas, hemoglobina y finalmente por el
bicarbonato. Los cambios resultantes en éste y en el pH son entonces resultados
de ese proceso de tamponamiento.
Esos amortiguadores o tampones son ácidos débiles, sin embargo, su adición al
plasma disminuye el pH e incrementa la respuesta al CO 2. Como se expondrá a
continuación las propiedades físico - químicas dictan mucho del proceso
entendido hasta aquí como amortiguación.
3.3 PROPIEDADES FíSICO-QuíMICAS DE LAS SOLUCIONES BIOLÓGICAS
Un análisis físico - químico de la fisiología ácido - base requiere de la aplicación
de dos principios básicos. El primero es la electroneutralidad, lo cual define que,
en las soluciones acuosas, la suma de todos los iones de carga positiva debe ser
igual a la suma de todos los iones con carga contraria.
La segunda, es la conservación de la masa, significando que la cantidad de una
sustancia permanece constante a menos que sea adicionada o generada, o
removida o destruida.
Estos principios parecen sencillos, pero son frecuentes las conclusiones
incorrectas a partir de ellos en el análisis clínico de la fisiología ácido - base. Por
ejemplo, una acidosis metabólica hiperclorémica solo puede ser entendida
mediante dos aproximaciones. Primero, los iones cloro pueden ser adicionados a
la circulación, bien exógenamente como cuando se administra solución salina, o
proceder de fuentes endógenas como los glóbulos rojos. Segundo, estos iones
pueden ser retenidos o absorbidos, mientras el agua y otros iones, como el caso
del sodio, son excretados haciendo que la concentración relativa de cloro se
25incremente. Un descenso en la concentración plasmática de bicarbonato o en la
de hidrogeniones no produce hipercloremia, pero la hipercloremia si constituye
una causa de acidosis metabólica. La distinción que se plantea va más allá de
una cuestión estrictamente semántica y reviste gran importancia como se
explicará más adelante.
Adicional a esas propiedades físico - químicas, todas las soluciones biológicas de
interés, comparten dos características importantes. Primero, todas son soluciones
acuosas; y, segundo, muchas son alcalinas, es decir, la concentración de base
(OH-) excede la de ácido (H+). Como estas características son universales en la
fisiología humana, son con frecuencia ignoradas en la mayor parte de las
revisiones, especialmente en las de medicina clínica, pero poseen ingente
relevancia.
Las soluciones acuosas contienen una fuente virtualmente inagotable de H+.
Aunque el agua pura se disocia solo un poco en H+ y OH-, los electrolitos y el CO
2
producen fuertes fuerzas electroquímicas que influencian la disociación del agua.
De manera similar, las soluciones acuosas que son alcalinas se comportan de
forma diferente a aquellas que son ácidas en términos de la extensión de los
cambios que su composición produce en el pH.
Para ilustrar lo anterior, si se considera 1 litro de solución de agua pura, se
encontrara una pequeña cantidad de H+ y OH- yagua molecular. El agua pura es
por definición la solución neutra, porque las concentraciones de de H+ y OH- son
iguales. La concentración de esos iones es determinada por la extensión de la
disociación del agua, que puede ser definida por üna constante.
La disociación del agua es sensible porque la constante en todo momento el
producto de la concentración de H+ y OH.
Kw= H+ x OH-
Si son añadidos 10 mmol/ L de sodio y cloro al litro de agua considerado, se
tendrá una solución que contiene H+, Na+, CI- , OH- yagua molecular. Se aclara
que la solución carecerá de las sales NaOH, HCI, o NaCI, porque ambos, sodio y
cloro son iones fuertes y están completamente disociados en solución.
26La solución resultante, pese a los cambios en su composición, continúa siendo
una solución neutral, y a 25 oC la concentración de H+ y OH- son
aproximadamente 100 mmol/ L, con un pH igual a 7.0. Si ahora se adicionan 10
mmol/ L de HCI, se tendrá una solución que tendrá 10 mmol/ L de sodio y 20
mmol/ L de cloro. Esta solución es ácida:
=
OH - 4.4 x 10-9 nmol/ L
=
H+ -10 mmol/1.
Hay que hacer notar que, en ésta solución ácida, la concentración de H+
incrementa por la cantidad de H+ adicionado. Sin embargo, si se hubiesen
añadido 10 mmol/L de NaOH en reemplazo del HCI, la solución tendría 20 mmol/ L
de sodio y 10 mmol/ L de cloro, y su estado ácido-base sería alcalino:
H+ = 4.4 x 10-9 nmol/I
=
OH- -10 mmol/I
Para terminar la ejemplificación, si a la última solución se adicionan 5 mmol/L de
HCI más, la concentración resultante de sodio será 20 mmol/ L, y la de cloro 15
mmol/L. Finalmente H+ es:
8.8 x 10-9 nmol/ L
=-
OH- 5 mmol/I
En este ejemplo, 5 mmol/L de H+ se sumaron a la solución, y la concentración de
H+ cambió menos de una billonésima de su cantidad total, además, no se
emplearon soluciones amortiguadoras, a las que tradicionalmente se atribuía el
tamponamiento; esto es, ese aparente proceso es resultado evidente de las
propiedades físico - químicas de las soluciones alcalinas, que son todas las
soluciones biológicas.
3.3.1 Determinantes de la concentración de hidrógeno De lo previamente
explicado y ejemplificado, es claro que en las soluciones acuosas, es el agua la
principal fuente de H+; y, a su vez, es el hidrógeno un determinante de la
disociación del agua. Aún en las soluciones complejas como el plasma, hay tres
27variables independientes que determinan la concentración de H+. La evidencia
actual, procedente de la química permite emplear aquí el término "determina" en
reemplazo de "describe" como era necesario en las aproximaciones tradicionales.
Esas tres variables son matemáticamente determinantes independientes de la
concentración de hidrogeniones. Entonces esas variables están causalmente
relacionadas con la concentración de H+, más que correlacionadas simplemente.
La distinción entre variables dependientes y dependientes, entre causa y
correlación, es un tópico fundamental en la fisiología ácido - base, más que en
otros escenarios de la ciencia. Solamente al comprender y analizar
cuidadosamente las variables causales pueden ser determinados los mecanismos.
Para el caso del plasma, las variables son: la Presión Parcial de Dióxido de
Carbono (pC0 2), la Diferencia de Iones Fuertes (DIF) y la Concentración Total de
Ácidos Débiles (A TOT).
3.3.1.1 Dióxido de carbono La pC0 es un determinante independiente del pH y
2
es producido por el metabolismo celular o por la titulación de bicarbonato por
ácidos metabólicos. Normalmente, la ventilación alveolar es ajustada para
mantener la pC0 arterial entre 35 y 45 mmHg, cuando la ventilación se
2
incrementa o reduce de forma desproporcionada con respecto a la producción de
CO 2, se presenta un trastorno ácido - base respiratorio.
La producción de CO por el organismo es igual a 15.000 mmol/ día (220 mLl
2
minuto) de ácido carbónico. Esto se compara COI1 500 mmol/ día de todos los
ácidos no volátiles.
El centro respiratorio, regula la ventilación alveolar con respecto a diferentes
señales, pC0 2, pH, presión parcial de oxígeno fundamentalmente, que permiten
su adecuación en respuesta a condiciones de ejercicio, ansiedad, ciclo sueño -
vigilia, entre otros. Una relación ventilación - producción de CO precisa,
2
mantiene la pC0 arterial en un valor normal, 40 mmHg.
2
La pC0 arterial es ajustada por el centro respiratorio en respuesta a la alteración
2
del pH producida por procesos de alcalosis o acidosis mediante vías predecibles
28que no se expondrán en detalle. Cuando la eliminación de CO es inadecuada
2
relativo a la producción tisular, la pC0 se incrementa conduciendo a un nuevo
2
estado que determina ahora una nueva relación entre la ventilación alveolar y la
producción de CO 2. Al incrementarse, con el ascienden la concentraciones de H+
y bicarbonato, siguiendo la ecuación de Henderson - Hasselbach. Entonces, este
cambio en el bicarbonato es mediado por un mecanismo de equilibrio químico y no
es producto de un proceso de adaptación sistémica.
Adicionalmente, este incremento del bicarbonato no amortigua la concentración de
hidrogeniones. No conduce a un cambio en la base exceso estándar.
La acidosis tisular se presenta siempre que existe acidosis respiratoria, dado que
el CO difunde a los tejidos. Si la pC0 continúa elevada, el organismo modifica
2 2
otra variable independiente determinante del pH, denominada diferencia de iones
fuertes.
3.3.1.2 Electrolitos (Iones fuertes) El plasma contiene una gran cantidad de
iones. Estos, son clasificados según su carga, como aniones y cationes; y, por su
tendencia a disociarse en soluciones acuosas. Algunos iones, como el Na+, K+,
Ca++, Mg++ y el CI-, están completamente disociados en agua, razón por la cual
son denominados iones fuertes, para distinguirlos de lo débiles, albúmina, fosfato
y bicarbonato. Ambos pueden existir como formas cargadas o no.
Otros iones como el lactato, están casi completamente disociados, por lo que
pueden ser considerados como iones fuertes bajo condicione fisiológicas.
En una solución salina neutral, que contiene solo cloruro de sodio, la suma
algebraica de los cationes fuertes (Na+) y los aniones fuertes (CI-) es cero. En el
plasma humano, en cambio, los cationes fuertes, representados principalmente
por el sodio, exceden el de aniones, básicamente cloro. La diferencia entre todos
los cationes y aniones fuertes da origen al concepto de DIF. Este, tiene un
poderoso efecto electroquímico, sobre la disociación del agua, secundariamente
entonces, sobre la concentración de H+. En la medida que DIF se hace más
29positivo, el H+, un catión débil, disminuye compensadoramente para así mantener
la electroneutralidad.
En humanos sanos, el DIF plasmático oscila entre 40 y 42 mmoll L, aunque suele
encontrarse fuera de tal intervalo en el paciente crítico. Aunque de acuerdo al
principio de electroneutralidad, el plasma no puede tener carga; luego, las cargas
negativas complementarias, proceden del e0 y los ácidos débiles y, en menor
2
extensión, de las bases (OH-). A pH fisiológico, la contribución de OH- es muy
pequeña, en rango nano molar, contribución que permite eventualmente su
omisión. La concentración de ácidos débiles, puede ser considerada, de forma
abreviada, como la suma de albúmina y fosfato (ATOT abreviado).
Aniones débiles (Albúmina + fósforo) = AToT
El DIF, de una muestra de sangre puede ser estimado a partir del valor de la carga
negativa restante, dado que:
DIF - (e0 + Ácidos débiles) = O
2
Esta estimación de DIF ha sido denominada diferencia de iones fuertes efectiva,
pero no difiere del concepto clásico de base amortiguadora antes explicado. DIF y
base amortiguadora son entonces una imagen especular, aunque claro,
conceptualmente diferentes.
Regresando al concepto de base exceso estándar es esencialmente el cambio de
la base amortiguadora in vivo y aún la primera define el cambio en DIF desde el
punto de equilibrio, donde pH= 7.4 Y peo = 40 mmHg. Una estimación alternativa
2
de DIF es:
DIF = (Na + K + ea + Mg+) - (el + Lactato)
Esta última fórmula resulta en el DIF aparente, bajo la premisa de la no medición
de algunos iones. Ninguna, ni el DIF efectivo, ni el aparente, son estimadores
perfectos del verdadero DIF. Por ejemplo, muestras de sangre pueden contener
iones fuertes no medidos, como sulfato o cetona, haciendo que el DIF aparente
sea inexacto para estimar el DIF real. De forma similar, esos pacientes pueden
tener iones débiles, como las proteínas haciendo inexacto el DIF efectivo. En
30humanos sanos, sin embargo, DIF aparente y DIF efectivo son prácticamente
idénticos y son entonces, estimadores válidos de DIF real.
Figura 2 Balance de carga en el plasma humano
Uomeasured
Other Cations Aníons SIG
160
140
Anion
SIDa gap
120
-
...J 100
O-
W
80
E
Na+
el-
60
40
20
o
Cations Anlons
* SIDa= Diferencia de iones fuertes aparente, SIDe= Diferencia de iones fuertes
efectiva, SIG= Brecha de iones fuertes
KAPLAN, Lewis. Clinical review: Acid-base abnormalities in the intensive care
unit. Critical careo2 005.
Adicionalmente, cuando DIF aparente y efectiv,? no son iguales, emerge el
concepto de la brecha de iones fuertes (SIG - Strong ion gap), explicado por la
presencia anormal de iones fuertes o débiles, donde:
SIG = DIF aparente - DIF efectivo
La brecha de iones fuertes es positiva cuando los aniones no medidos exceden los
cationes no medidos; y, es negativo cuando los cationes no medidos exceden los
aniones. Aniones inexplicados, y en algunos casos cationes, han sido
encontrados en la circulación de paciente con una variedad de enfermedades y en
animales bajo condiciones experimentales.
31Este concepto no es igual a la brecha aniónica. Normalmente SIG debe ser igual a
cero, mientras que la brecha aniónica en condiciones normales oscila entre 8 y 12
mmoll L. La brecha aniónica es una estimación de SIG más los ácidos débiles no
volátiles. Entonces, sustrayendo los ácidos débiles del la brecha aniónica, es
posible la estimación de SIG. Una forma exacta de calcular los ácidos débiles es
a través de la siguiente fórmula:
2 x (albúmina gl dL) + 0.5 x (fosfato mgl dL)
0, empleando unidades internacionales
0.2 x (albúmina gl L) + 1.5 x (fosfato mmoll L)
Es necesario resaltar que la brecha aniónica para una persona con aniones no
medidos o cationes no medidos en el plasma es igual a los ácidos débiles, como
Brecha aniónica - Ácidos débiles = SIG = O. Con esta consideración es posible
realizar la calibración de la brecha aniónica cuando la concentración de proteínas
y especialmente de albúmina están disminuidas, al igual que la concentración de
fosfato. Corrección fundamental si se quiere aplicar en el paciente crítico.
32Figura 3 Representación del pH en relación con la diferencia de iones
fuertes
10
9
8 • •
•••••••••••
•••••••
7 •••
•
6
pH
5 •
4
3
2
1~--~--~--b---b---~--~--~--b-~
-10 o 10 20 30 40 50 60 70 80
[SID] mEq/L
*Para esta representación gráfica, la concentración de ácidos débiles y dióxido de
carbono fueron fijadas en 18 mmol/ L y 40 mmHg, respectivamente. Es clara la
transformación de la curva cuando la diferencia de iones fuertes (SID) cae bajo 20
mmol/ L.
KELLUM, Jhon. Determinants of blood pH in health and disease. Critical Careo
2000.
3.3.1.3 Ácidos débiles La última variable independiente determinante de la
concentración de H+ es ATOT. Los ácidos débiles, son a saber, las proteínas y
fosfatos, y contribuyen al mantenimiento de la electroneutralidad, como lo explica
la fórmula, ya previamente anotada: DIF - (C0 + Ácidos débiles) = O. Sin
2
embargo, los ácidos débiles no son una variable independiente porque produzca
cambios en DIF y CO ATOT es una variable independiente porque su
2.
concentración no es determinada por otra alguna.
El hallazgo de AToT como la tercera variable independiente ha hecho pensar a
diferentes autores que es posible la existencia de una tercera categoría de
trastorno ácido - base, adicional a las acidosis y alcalosis metabólicas por DIF y
33respiratorias. Pese a esto, la independencia matemática y química, no implica
necesariamente independencia fisiológica.
Aunque la pérdida de ácidos débiles (ATOT) del plasma en un proceso
alcalinizante, no hay evidencia de la regulación corporal de AToT para el
mantenimiento del balance ácido - básico; además, no hay evidencia del
requerimiento del tratamiento de la hipoalbuminemia como un desorden ácido -
base.
Los pacientes críticos presentan frecuentemente hipoalbuminemia y secundario tal
reducción su ATOT está disminuido. Esos pacientes no desarrollan alcalosis
metabólica si DIF tiene también un valor bajo, sin embargo, cuando esos
pacientes tienen normalidad en el pH, base exceso estándar y concentración de
bicarbonato, es posible considerar que este hallazgo corresponde a un mecanismo
compensador por la disminución de ATOT, más que clasificar esta condición como
un trastorno metabólico complejo, con una acidosis metabólica por DIF y alcalosis
por AToT. Aunque hay debate alrededor de este punto específico.
Los cambios de ATOT son habitualmente lentos, el desarrollo de alcalemia requiere
que el riñón continúe excretando cloro pese al establecimiento ya de una alcalosis.
El abordaje terapéutico de estos pacientes consiste en e; suministro de cloro
mediante fluidos, a escoger de acuerdo a la condición clínica.
Para finalizar, la designación de un valor de DIF normal en 40 mmoll L,
establecido por normalidad estadística, fue hecho con CO y AToT normales. En un
2
paciente con hipoalbuminemia en concentración de 2 gl dL puede ser mucho más
bajo y ubicarse alrededor de 32 mmoll L.
Queda la percepción de la gran importancia de ATOT, importancia tal vez aún no
establecida, pero parece DIF responder a modificaciones en la primera, dejándola
entonces como una variable dependiente.
343.4 MECANISMOS FISIOLÓGICOS
Para regular el estado ácido - base, el organismo modifica DIF, cambiando las
concentraciones relativas de cationes y aniones fuertes.
Una de las implicaciones que más aportaron dificultad en la presentación inicial de
ésta teoría era el movimiento de los iones de hidrógeno entre las soluciones
(canales iónicos, bombas iónicas), sin alterar la concentración local de H+. Si se
toma una membrana divisoria entre dos compartimentos corporales líquidos, para
cada uno de ellos el valor de H+, depende solamente de la condición de las
variables independientes en tal compartimento.
Directamente adicionando o removiendo H+ no se altera el valor de ninguna de las
variables independientes y aún la concentración de H+, puede permanecer
invariable, dados procesos de disociación del agua bajo la influencia de las
variables independientes, revirtiendo la modificación de H+ en el compartimento
en cuestión.
Una pregunta obligada es, como puede el organismo mantener diferentes valores
de pH en compartimentos fluidos adyacentes, separados solo por una membrana.
Si la aproximación de Stewart es correcta, esto debe implicar la manipulación de
una de las variables independientes que determinan la concentración de
hidrógeno. Como el dióxido de carbono difunde libremente a través de las
membranas, no puede se esta variable usada para regular el pH. Las proteínas,
no atraviesan las membranas biológicas intactas. El fosfato es regulado por
intestino y riñón para mantener la homeostasis del calcio, más que para mantener
el equilibrio ácido - base. Como consecuencia, es la diferencia de iones fuerte el
mecanismo para generar diferentes valores de pH entre los compartimentos
corporales.
Los mecanismos que regulan DIF entre los compartimentos, incluyen:
3.4.1 El riñón Representan un regulador importante de DIF para la propuesta
ácido - base. La concentración de iones en plasma puede ser alterada por ajuste
en los procesos de absorción del filtrado glomerular o secreción luminal. No
35obstante, el sodio plasmático es usado para el control intravascular del volumen y
el potasio necesita ser estrechamente regulado en orden de mantener la
adecuada función cardíaca y neuromuscular. Entonces, aparece el cloro como el
ión fuerte que el riñón emplea para regular el estado ácido- base sin interferencia
con otros importantes procesos homeostáticos, dado que la dieta convencional
aporta una razón igual de cationes y aniones fuertes, generalmente hay siempre
una cantidad suficiente de cloro para garantizar este mecanismo regulador
primario.
Por ejemplo, en la compensación de la acidosis respiratoria, la excreción de H+ en
la orina es per se poco relevante. Es realmente la remoción de cloro a través de la
orina, en oposición a su reabsorción plasmática la que incrementa el valor de DIF
en plasma y retorna entonces el pH a la normalidad. La importancia del amonio
en la titulación ácida, tampoco reviste mayor importancia, para Stewart, lo
realmente trascendente aquí, es que a la excreción del catión débil amonio es
seguido por un cloro sin la pérdida de un catión fuerte.
En la compensación de una alcalosis, la reabsorción de cloro adicional, por parte
de las células tubulares, reduce DIF plasmático y consecuencia de ello disminuye
el pH.
3.4.2 Tracto gastrointestinal En el estómago, hay un movimiento de iones cloro
del plasma al interior de las células parietales y desde ahí allúmen gástrico. Este
proceso se incrementa posterior a la ingesta de alimentos y resulta en la
disminución de DIF plasmático, porque no hay cationes fuertes involucrados en él;
y, explica el fenómeno conocido como marea alcalina.
Normalmente, esto es corregido por el movimiento de cloro en dirección opuesta
en el duodeno. Si se presenta pérdida de jugo gástrico, como en el caso de la
emesis, una alcalosis se desarrolla, porque el cloro es removido del plasma en
proporción que excede por mucho, su retorno, incrementándose el valor de DIF en
el plasma.
El páncreas secreta un fluido con baja concentración de cloro, su valor de DIF es
por consiguiente muy positivo. Para generar esto, el plasma que retorna desde el
36páncreas tiene un bajo DIF con respecto al que ingresa, asistiendo adicionalmente
la corrección de la marea alcalina postprandial.
La amoniogénesis hepática, también conocida como glutaminogénesis, es
importante para la regulación sistémica del estado ácido - base; y, como es de
esperarse se encuentra regulado por el pH plasmático. El metabolismo del
nitrógeno por el hígado, resulta en urea, glutamina o NH Normalmente, el hígado
4.
no libera más que una pequeña cantidad de amonio, pero, incorpora este
nitrógeno a urea o glutamina.
La producción de urea o glutamina tiene un efecto significativo a nivel del riñón.
Esto es porque la glutamina es empleada por el riñón para generar NH y facilita,
4
como se expuso atrás, a la excreción de cloro. Entonces, la producción de
glutamina puede ser visto como un efecto alcalinizante en el pH plasmático.
Se ha descubierto recientemente que existe una organización de los hepatocitos
de acuerdo a su contenido enzimático. Los hepatocitos con aparato enzimático
dedicado a la producción de urea, son posicionados más cerca a las vénulas
portales, logrando que el NH tenga mayor posibilidad de ser liberado. La
4
acidosis, inhibe la ureagénesis, sin embargo, aún bajo esas condiciones el amonio
está disponible dado que su producción se deriva hacia los hepatocitos
especializados para tal función. El amonio es empaquetado como glutamina para
ser transportado y utilizado por el riñón .
3.4.3 Glóbulos rojos La derivación de cloro desd~ los eritrocitos defiende el pH
plasmático contra el descenso causado por incrementos en la concentración de
dióxido de carbono. El movimiento de cloro entre los compartimentos eleva el DIF
plasmático y ayuda entonces al pH a ser restaurado.
3.5 MECANISMOS FISIOPATOLÓGICOS
Los procesos de acidosis y alcalosis metabólicas, son clasificados de acuerdo a
los iones responsables de la alteración. Entonces, se presentan, acidosis láctica,
cetoacidosis y alcalosis con repuesta a cloro, entre otras. Es importante reconocer
37cuando una acidosis es explicada por descenso de DIF, lo cual implica la
existencia de una fuerza electroquímica que resulta en un incremento en la
concentración libre de hidrogeniones. Una reducción de DIF, puede presentarse,
secundario a la generación de aniones orgánicos (lactato, cetonas), la pérdida de
cationes (diarrea), un inadecuado manejo de los iones (acidosis tubular renal), o
adición de aniones exógenos (acidosis iatrogénica, intoxicación). En contraste, la
alcalosis metabólica es secundaria a una elevación de DIF, y a su vez, esto está
en relación con pérdida de aniones mayor que de cationes (emesis, diuréticos), o
con menor frecuencia, por la administración de cationes fuertes en cantidad
mayor a la de aniones fuertes (transfusión masiva)
En la unidad de cuidado intensivo, la acidosis es usualmente más problemática
que la alcalosis; y, en el paciente crítico son más comunes las fuentes de acidosis
metabólica, como alteración en la homeostasis del cloro, lactato y otros aniones.
La acidosis metabólica hiperclorémica ocurre como resultado de la administración
de cloro, o secundaria a anormalidades en su manejo, en relación con el
movimiento del mismo entre los diferentes compartimentos. El efecto de la
administración de cloro en el desarrollo de acidosis metabólica se conoce bien.
Recientemente se ha regresado a éste tópico dado al mejor entendimiento desde
las propiedades físico - químicas de las soluciones biológicas.
La solución salina causa acidosis metabólica, y no es ésta secundaria a dilución
del bicarbonato, más bien tiene su explicación en el aporte exógeno de cloro.
Desde la perspectiva en cuestión, es completamente esperado al reducir DIF y
producir un incremento en la disociación del agua-y concentración de H+. Los
efectos de la terapia con fluidos serán retomados en un capítulo dedicado
exclusivamente a ello.
38Tabla 2 Diagnóstico diferencial para la acidosis metabólica. Descenso de
DIF
Acidosis tubular renal: No renal
DIF urinario (Na+K+CI) > O DIF urinario (Na+K+CI) < O
Distal (Tipo 1): Gastrointestinal:
pH urinario> 5.5 Diarrea, síndrome de intestino corto, drenaje
pancreático
Proximal (Tipo 2)
pH urinario < 5.51 bajo potasio sérico latrogénico:
Nutrición parenteral, solución salina, resinas
Déficit de aldosterona (Tipo IV) de intercambio iónico
pH urinario> 5.51 alto potasio sérico
Tabla 3 Diagnóstico diferencial de la alcalosis metabólica. Incremento de
DIF
Pérdida de cloro < pérdida de sodio
Alcalosis con respuesta a cloro (Concentración urinaria de CI- < 10 mmol/L)
Pérdidas gastrointestinales: Vómito, drenaje gástrico, diarrea perdedora de cloro
(adenoma velloso).
Post empleo de diuréticos
Post hipercapnia
Alcalosis sin respuesta a cloro (Concentración urinaria de CI- > 20 mmol/L)
Exceso de mineralocorticoides: Hiperaldosteronismo primario (Síndrome de Conn),
hiperaldosternismo secundario, síndrome de Cushing, síndrome de Liddle, síndrome
de Bartter, corticoides exógenos
Uso contínuo de diuréticos
Carga exógena de sodio (> cloro)
Administración de sales que contengan sodio en ausencia de cloro (acetato, citrato), o con
mayor concentración de sodio con respecto a cloro: Transfusión masiva, nutrición parenteral,
expansores de volumen plasmático, lactato de Ringer
Otros
Severa deficiencia de cationes intracelulares (K+, Mg ++)
KELLUM, Jhon. Determinants of blood pH in health and disease. Critical Careo 2000.
39Figura 4 Variables independientes determinantes del estado ácido básico en
las soluciones biológicas. Aproximación de Stewart.
/ IL--
~I ~
_ P_H
Componente respiratorio Componente metabólico
tL~
Na+ OAlbúmina
O
H+ r°K+ r°Globulinas
°CI ° Fosfato
1 °Ca++
oMg++
°Lactato
°Cetoácidos
DIF ~OT °S04++
Componente metabólico
* Determinantes del pH plasmático a 37 oC.
Variables independientes determinantes de la concentración de hidrogeniones en
las soluciones biológicas. Desde la perspectiva de Stewart estas variables
determinan la disociación del agua y consecuentemente la concentración de H+
en una solución. Se grafican las relaciones entre las tendencias de DIF y AToT
(determinantes metabólicos) con la concentración de H+ para fines de
interpretación. Modificado de: Constable P. Veterinary Clinical Pathology 2000;
29(4):115-28 y G6mez A. Homeostasis del Hid~ógeno: Una aproximación basada
en la teoría de Stewart, 2004.
403.6 VENTAJAS, LIMITACIONES Y ERRORES POTENCIALES DE LAS
APROXIMACIONES A LA FISIOLOGíA ÁCIDO-BASE
3.6.1 Ventajas de la ecuación de Henderson y Hasselbach La ecuación de
Henderson - Hasselbach tiene una larga historia en la medicina clínica y
permanece aún en vigencia, siendo rutinario su empleo para el diagnóstico y
tratamiento de alteraciones ácido - básicas. La brecha aniónica es de fácil cálculo
a partir del resultado de los electrolitos séricos, permitiendo conocer la aparición
de aniones, ácidos con disociación casi completa en solución que modifican el
estado ácido - base. Una de las razones por las cuales éste abordaje continúa
teniendo defensores es su facilidad relativa para ser aplicado.
3.6.2 Desventajas de la ecuación de Henderson y Hasselbach La principal
desventaja de ésta ecuación es que es eminentemente descriptiva y no explicativa
de la génesis de las modificaciones en el equilibrio acido - básico. Al no existir
valor como aproximación explicativa durante procesos de enfermedad, falla en
distinguir los efectos que sobre el pH tienen variables dependientes e
independientes.
3.6.3 Errores en la ecuación de Henderson y Hasselbach La ecuación de
Henderson y Hasselbach no explica de forma satisfactoria la dependencia de
temperatura del pH plasmático, en la que llpH/llT es::::: - 0.016 oC, mientras que la
ecuación de Henderson - Hasselbach predice que el valor es igual a - 0.004 ° C.
Al tabular los valores para una pK dependiente de pH, concentración de
1
proteínas, concentración de sodio y temperatura, se observa que la dependencia
del pH de la concentración de proteínas es una de los principales errores de este
enfoque, dado que la constante de disociación para el equilibrio de las reacciones
no puede ser influenciado por cambios en sus reactantes o por otra variable,
excepto la temperatura y los iones fuertes, este último, fundamentalmente definido
porla concentración de sodio.
La Ecuación de Henderson - Hasselbach establece una relación lineal entre pH y
Log CO 2; esta consideración es incorrecta, puesto que describe una
curvilinealidad cuando el pH es inferior a 7.30. Esta aproximación, puede ser
entonces empleada para entender el estado ácido - base del plasma cuando la
temperatura, el pH y las concentraciones de proteínas y sodio son normales. La
41limitación anotada reduce la exactitud para la descripción de la fisiología ácido -
base en condiciones de enfermedad.
3.6.4 Ventajas de la aproximación de Stewart El modelo de iones fuertes
suministra una nueva mirada a la fisiopatología de los trastornos ácido - base
mixtos, así como de sus mecanismos. Esta aproximación explica como las
alteraciones de la concentración de proteínas, bien hipo o hiperproteinemia,
afectan el pH, mediante la modificación de A condición que no puede ser
TOT,
explicada con Henderson - Hasselbach.
El cambio en DIF, desde su valor normal es equivalente al exceso de base,
asumiendo una concentración de iones no volátiles normal; normalidad en la
albúmina, globulinas y concentración de fosfato. Los clínicos que recurren a
Henderson - Hasselbach en conjunto con el exceso de base para evaluar el
estado ácido - base, cuando la albúmina, globulinas y fosfato son normales, que
es, la mayoría de las veces, han empleado también la aproximación moderna. El
problema se presenta, cuando estas condiciones no se cumplen, como es el caso
de los escenarios complejos que supone el paciente crítico.
3.6.5 Desventajas de la aproximación de Stewart Una limitación importante de
este modelo es la dificultad para la obtención de un valor exacto de DIF. La
cuantificación de esta variable independiente implica la determinación de todos los
iones plasmáticos, lo cual no es posible dada la presencia de aniones fuertes no
identificados como el lactato, B - hidroxibutirato, sulfato que pueden estar
presentes en concentración de mEq/ L en condiciones de enfermedad.
Pese a la existencia de este inconveniente, una estimación de DIF puede ser
obtenida con la determinación en plasma de 4 iones fuertes, sodio, cloro, potasio y
lactato, dando origen a la aproximación simplificada de iones fuertes.
El DIF del plasma venoso es aproximadamente 2 mEq/ L mayor que el arterial, por
la regulación de cloro en el lecho capilar pulmonar. Adicionalmente, pueden
incluirse otros cationes fuertes en el cálculo de DIF como el calcio y el magnesio,
aunque no hay información que justifique su empleo en términos de mejorar la
42estimación de DIF al ser incluidos, para la aplicación del modelo en la práctica
clínica.
No más que cationes y aniones fuertes son incluidos en el cálculo de DIF, esos
cálculos proveen solo una estimación de DIF, estimación que presenta variabilidad
entre diferentes laboratorios clínicos. Cada método asume que la suma de los
cationes fuertes no medidos iguala la de aniones fuertes no medidos; sin embargo,
los aniones fuertes no medidos pueden volverse cuantitativamente más
importantes en condiciones mórbidas específicas, el sulfato en la uremia y los
cetoácidos en descompensación aguda de diabetes mellitus. Cada medición
individual es susceptible de error, creando una carga de error acumulativo en la
determinación de DIF.
Los términos DIF medido o estimado pueden ser empleados, pero no puede
emplearse la aproximación simplificada para describir el balance ácido - base
porque no permite un método práctico para la determinación de la constante de
disociación del agua, que determina la liberación de H+ en una solución desde
esta perspectiva.
3.6.6 Errores en la aproximación de Stewart La aproximación de iones fuertes
ha sido criticada por emplear la concentración de H+ en vez de su actividad,
especialmente porque el valor de la constante de disociación es definido
precisamente en términos de actividad y no de concentración. Stewart entonces,
ignora una teoría termodinámica y reemplaza una medición física satisfactoria
(pH), por un parámetro imposible de ser medido (concentración de H+). De hecho,
la variable concentración de H+ no existe en el plasma, porque en las soluciones
acuosas el protón H+ reacciona de inmediato con el agua produciendo hidronio
(H 0).
3
El postulado de Stewart que manifiesta que el pH es una medida indirecta y
peligrosa para la representación de la concentración de H+ y no debe ser usado
en la fisiología, no ha sido aceptado por muchos biólogos y ha contribuido, en
adición a su complejidad, para que la aceptación de la teoría no haya sido mayor.
434. MÉTODOS
Hidrogeniones (H+) Y Delta de hidrogeniones (~H+) para detección de trastornos
ácido-base es un análisis post hoc. Se incluyeron dos experimentos: Carbon
dioxide titrafion curve of normal man (Bracket et al, 1965) (11) Y Characterization
and clínical applícation of the "significance band" for acute respiratory alkalosis
(Arbus et al, 1969) (12) Los experimentos evalúan la modificación del estado
ácido-base en respuesta a la modificación de la pC02, hipercapnia e hipocapnia
en pacientes adultos y sanos, permaneciendo estable el componente metabólico.
Carbon dioxide titration curve of normal man (Bracket et al, 1965) 13 tituló la sangre
arterial con dióxido de carbono (C02) de 7 pacientes adultos voluntarios sanos
exponiéndolos a atmósferas con dióxido de carbono (C02) 7 y 10% por breves
periodos de tiempo. Los pacientes fueron introducidos en una cámara con una
atmósfera con 7% de contenido de dióxido de carbono (C02) y oxígeno 21%, tras
un periodo de 4 a 9 minutos, se incrementó la concentración de dióxido de
carbono a 10%, conservando invariable la concentración de oxígeno. Esta
concentración fue sostenida durante 15 a 25 minutos. El experimento fue
terminado exponiendo los pacientes a una atmósfera normal durante 15 minutos.
La presión de dióxido de carbono (pC02) y el pH fueron determinados mediante un
analizador de gases sanguíneos y un radiómetro de pH. La concentración de H+
(n M) fue obtenida a partir del pH medido. Las determinaciones fueron realizadas
en condiciones basales (control) y durante exposición a dióxido de carbono 7 y
10% una vez alcanzado el estado estable.
Characterization and clínical application of tbe "significance band" for acute
respiratory alkalosis (Arbus et al, 1969) 14 evaluó los cambios en el estado ácido -
base de 12 pacientes adultos sanos sometidos a anestesia general para cirugía
electiva en quienes se empleó hiperventilación como un adjunto a la anestesia
general. Los pacientes fueron ventilados de forma controlada durante 30 minutos
para mantener pC02 34 - 44 mmHg, pH 7,35 - 7,45. Posteriormente se incrementó
la ventilación minuto entre 50 y 200%. Se realizaron gases arteriales a los 10, 30,
6 Y 90 minutos. La presión de dióxido de carbono (pC02) fue determinada
mediante un analizador automatizado y manométricamente, el pH fue determinado
mediante un radiómetro y la concentración de H+ (nM) fue derivada del pH
medido.
444.1 ANÁLISIS ESTADíSTICO
Se incluyeron para el análisis los datos de presión de CO (mmHg), concentración
2
de H+ (nM/L) y pH de las series de Brackett (Control, C0 7 y 10%, n= 21) Y Arbus
2
(Control e hipocapnia 10 minutos, n= 24). Los datos se analizaron con el paquete
estadístico STATA S/E®, versión 10.0 (STATA corp® 1987 - 2007) para
WindowS®.
4.1.2 Variables
1. Concentración de CO Presión parcial de CO en muestra sanguínea
2 2
(mmHg). Variable medida.
2. pH. Notación de pH, logaritmo del recíproco de la concentración de
hidrogeniones. Variable medida.
3. Concentración de hidrogeniones. Variable calculada a partir de pH (nmoI/L).
Teniendo en cuenta que la concentración de hidrogeniones para un pH= 7,4 es 40
nmol/L y que los trastornos clasificados como acidosis o alcalosis; respiratoria,
metabólica o mixta, implican un déficit o exceso de hidrogeniones con respecto a
ese valor, se estandariza 40 nM/L a O. Con esto se obtiene una escala comparable
para expresar la concentración de hidrogeniones totales, metabólicos y
respiratorios.
4. LlHT. Diferencia de hidrogeniones totales. Exceso o déficit de hidrogeniones
con respecto a O.
5. LlH R. Diferencia de hidrogeniones respiratorios. Exceso o déficit de
q.
hidrogeniones respiratorios con respecto a
6. LlH M. Diferencia de hidrogeniones metabólicos. Exceso o déficit de
hidrogeniones metabólicos con respecto a O.
En este modelo de tres variables, el conocimiento de dos de ellas, LlHT y LlH R,
permitirá el cálculo del componente metabólico, LlH M.
Se realizó el test de normalidad (Skewness/Kurtosis) para las variables pH, CO y
2
concentración de hidrogeniones [H+]. Se encontró que las variables tienen una
distribución que no es diferente a la normal.
45Se procedió a realizar regresión lineal para las variables pH, [H+] Y b.H+ en función
de CO2. Se deriva la fórmula para el cálculo de la concentración de hidrogeniones
respiratorios y b.H+ a partir de pC02.
465. RESULTADOS
La extracción de los datos de las variables pH, presión parcial de CO2 (pC02) y
concentración de hidrogeniones [H+] para cada uno de los escenarios ácido-base
se detallan en la Tabla 1. Se incluyeron 45 escenarios para el análisis, se agrupan
como controles (n=19), hipocapnia (n=12) e hipercapnia (n=14). Las medias,
desviación estándar (DE) y rangos de pH, presión parcial de CO2 (pC02) y
concentración de hidrogeniones [H+] para cada grupo se presentan en la Tabla 2.
Se adicionan los valores calculados de Diferencia de hidrogeniones totales (b.H\),
Diferencia de hidrogeniones respiratorios (b.H+ R) Y Diferencia de hidrogeniones
metabólicos (b.H+ M).
La regresión lineal de pH en función de pC02 tiene los siguientes componentes:
2
Pendiente -0.01, intercepto 8, r 0.97. H+ en función de CO2: Pendiente 0.75,
intercepto 1O , ~ 1. ~H\ en función de CO2: Pendiente 0.75, intercepto - 30, ~ 1.
Se presentan los resultados en las Figuras 2, 3 Y 4 respectivamente. El Valor de P
fue < 0.01. Los componentes de las regresiones se sintetizan en la Tabla 3.
47Tabla 4 Características ácido - básicas. Escenarios individuales.
Autor Serie CO [H+] i1H+ i1H+ i1H+M
2 ~H T R
1 Brackett Control 34 35 7,46 -5 -5 O
2 Brackett Control 37 37 7,43 -3 -2 -1
3 Brackett Control 38 39 7,41 -1 -2 1
4 Brackett Control 39 39 7,41 -1 -1 O
5 Brackett Control 40 39 7,41 -1 O -1
6 Brackett Control 40 39 7,41 -1 O -1
7 Brackett Control 40 38 7,42 -2 O -2
8 Brackett F¡C0 7% 49 47 7,33 7 7 O
2
9 Brackett F¡C0 7% 50 47 7,33 7 8 -1
2
10 Brackett F¡C0 7% 51 48 7,32 8 8 O
2
11 Brackett F¡C0 7% 52 48 7,32 8 9 -1
2
12 Brackett F¡C0 7% 53 49 7,31 9 10 -1
2
13 Brackett F¡C0 7% 55 49 7,31 9 11 -2
2
14 Brackett F¡C0 7% 61 55 7,26 15 16 -1
2
15 Brackett F¡C0 10% 72 64 7,19 24 24 O
2
16 Brackett F¡C0 10% 75 65 7,19 25 26 -1
2
17 Brackett F¡C0 10% 76 67 7,17 27 27 O
2
18 Brackett F¡C0 10% 76 67 7,17 27 27 O
2
19 Brackett F¡C0 10% 77 69 7,16 29 28 1
2
20 Brackett F¡C0 10% 79 69 7,16 29 29 O
2
21 Brackett F¡C0 10% 90 76 7,12 36 38 -1
2
22 Arbus Hipocapnia 18 24 7,62 -16 -17 1
23 Arbus Hipocapnia 18 23 7,64 -17 -17 O
24 Arbus Hipocapnia 19 24 7,62 -16 -16 O
25 Arbus Hipocapnia 21 25 7,60 -15 -14 -1
26 Arbus Hipocapnia 22 28 7,55 -12 -14 2
27 Arbus Hipocapnia 22 26 7,59 -14 -14 O
28 Arbus Hipocapnia 23 26 7,59 -14 -13 -1
29 Arbus Hipocapnia 27 31 7,51 -9 -10 1
30 Arbus Hipocapnia 27 29 7,54 -11 -10 -1
31 Arbus Hipocapnia 30 31 7,51 -9 -8 -1
32 Arbus Hipocapnia 32 35 7,46 -5 -6 1
33 Arbus Hipocapnia 33 35 7,46 -5 -5 O
34 Arbus Control 34 36 7,44 -4 -5 1
35 Arbus Control 36 38 7,43 -2 -3 1
36 Arbus Control 36 37 7;44 -3 -3 O
37 Arbus Control 37 36 7,44 -4 -2 -2
38 Arbus Control 38 39 7,41 -1 -2 1
39 Arbus Control 39 40 7,40 O -1 O
40 Arbus Control 40 40 7,40 O O O
41 Arbus Control 40 40 7,40 O O O
42 Arbus Control 40 38 7,42 -2 O -2
43 Arbus Control 40 38 7,42 -2 O -2
44 Arbus Control 41 41 7,39 1 O
45 Arbus Control 42 40 7,40 O 2 -2
48Tabla 5 Características ácido - básicas. Escenarios agrupados.
CO 2 ~H [H+] ~H+T
N Media Rango Media Rango Media Rango Media Rango
(DE) (DE) (DE) (DE)
Normal 19 38.5 34.0 a 42.0 7.42 7.39 a 38 (2) 35 a 41 -2 (2) -5 a 1
(2.3) (0.02) 7.46
C0 10% 7 77.9 72.0 a 90.0 7.17 7.12 a 68 (4) 64 a 76 28 (4) 24 a 36
2
(5.8) (0.02) 7.19
C0 7% 7 53.0 49.0 a 61.0 7.31 7.27 a 49 (3) 47 a 55 9 (3) 7 a 15
2
(4.0) (0.02) 0.33
Hipocapnia 12 24.3 18.0 a 33.0 7.56 7.46 a 28 (4) 23 a 35 -12 (4) -17 a -5
(5.3) (0.06) 7.64
Total 45 43.1 18.0 a 90.0 7.40 7.12 a 42(14) 23 a 76 2 (14) -17 a 36
(18.1) (0.13) 7.64
Valor P 0.05 0.05
0.05 0.63
pH. Potencial de hidrógeno
[H+]. Concentración de hidrogeniones
~H+ T. Diferencia de hidrogeniones totales
Figura 5. Regresión lineal de pH en función de CO
2•
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49Figura 6 Regresión lineal de H+ en función de CO 2.
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Figura 7. Regresión lineal de ~H+R en función de CO 2.
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r.l:t3h+
50Tabla 6 Componentes de la regresión lineal pH en función de C0 H+ en
21
función de CO 2 y 6H+ Re n función de CO 2•
2
Pendiente Intercepto r Prueba F Valor p
pH -0.01 8 0.97 1256.3 <0,01
[H+] 0.75 10 1.00 8990.8 <0,01
6H+ R 0.75 -30 1.00 9011.7 <0,01
pH. Potencial de hidrógeno
[H+]. Concentración de hidrogeniones
6H+ T. Diferencia de hidrogeniones totales
Los resultados de las regresiones permiten establecer la concentración de
hidrogeniones derivados del componente respiratorio a partir pC02. La
concentración de hidrogeniones totales [H\] se obtiene de la acidez plasmática
medida y expresada mediante la notación de pH, así: 109 pH La normalización a O,
- .
teniendo en cuenta una concentración de hidrogeniones correspondiente a un pH
normal (7,4) de 40 nmol/L, resulta en 6H\. Las fórmulas para la determinación de
6H+ T, 6H+ R Y 6H+ M, se expresan en la tabla 4.
Tabla 7 Fórmulas para la determinación de 6H+ T, 6H+ R Y 6H+ M.
=
ilH+T (10"-P ) - 40
6H+R = (pC0 x 0,75) - 30
2
6H+ =
M ~H T- ~H R
6H+ T. Diferencia de hidrogeniones totales.
ilH+ R. Diferencia de hidrogeniones respiratorios.
ilH+ M. Diferencia de hidrogeniones metabólicos.
La tabla 5 contiene los resultados de ilH+T , 6H+ R Y ilH+ M calculados para los
escenarios agrupados mediante el empleo de las fórmulas propuestas, se
exponen los valores promedios, desviación estándar (DE) y rangos. Para los
pacientes correspondientes a la categoría Normal, ventilados de forma
convencional, sin alteración metabólica esperada considerando la ausencia de
enfermedad de los pacientes, ilH+ T tiene un rango de - 5 a 1 con valor promedio
de -2; ilH+ R de -5 a 2 con media de -1; Y 6H+ M entre -2 y 1 con media de 0_
51Tabla 9 ~H+ T, ~H+ R Y ~H+ M calculados para escenarios agrupados.
~H+T ~H+R ~H+M
Media {DE} Rango Media {DE} Rango Media {DE} Rango
Normal -2 (2) -5 a 1 -1 (2) -5 a 2 O (1) -2 a 1
C0 10% 28 (4) 24 a 36 28 (5) 24 a 38 O (1) -1 a 1
2
C0 7% 9 (3) 7 a 15 10 (3) 7 a 16 -1 (1) -2 a O
2
Hipocapnia -12 (4) -17 a -5 -12 (4) -17 a -5 O (1) -1 a 2
Total 2 (14') -17 a 36 2 (14) -17 a 38 O (1) -2 a 2
Valor P 0.05 0.06 0.76
~H+ T. Diferencia de hidrogeniones totales.
~H+ R. Diferencia de hidrogeniones respiratorios.
~H+ M. Diferencia de hidrogeniones metabólicos.
(DE). Desviación estándar.
526. DISCUSIÓN
El empleo de un modelo prácticamente estático en cuanto al componente
metabólico del estado ácido base, garantizado por la inclusión exclusiva de
pacientes sin morbilidad y demostrado cuantitativamente por el cálculo de ~H+ M
con valores medios de -1 a O en los escenarios agrupados y rangos entre -2 a +2,
permite el modelamiento matemático de la Concentración de Hidrogeniones
Respiratorios (H+ R) Y el Delta de Hidrogeniones Respiratorios (~H+ R). El
conocimiento de estas variables permite el cálculo del componente metabólico en
el modelo descrito de tres variables.
Se establecen como valores de normalidad, de acuerdo a los resultados
encontrados: ~H+ T -5 - 1, ~H+ R -5 - 2 Y ~H+ M -2 - 1, siendo en este último caso O
el valor promedio. Los intervalos definen entonces las condiciones de exceso o
déficit de hidrogeniones en términos de concentración, dada la imposibilidad para
determinar clínicamente actividad de hidrogeniones. Los rangos reportados de
normalidad tienen correlación con la regulación de la concentración de
hidrogeniones publicada en la literatura en intervalo desde 37 a 42 nmol/L.
Teniendo en cuenta la relativa facilidad para la explicación de los trastornos ácido
base respiratorios, dada la exclusiva dependencia de una variable, pC0 2; la
utilidad predominante del modelo de Delta de hidrogeniones se presenta en la
detección y cuantificación de trastornos metabólicos. La variable Diferencia de
Iones Fuertes (DIF), se puede determinar en su forma aparente, mediante la
medición de electrolitos y lactato séricos, en la actualidad rutinaria en los
analizadores de gases sanguíneos. El hallazgo de exceso de hidrogeniones
metabólicos y un DIF reducido «40 mEq/L) permite la clasificación de un trastorno
como acidemia metabólica por DIF; y, el caso opuesto de déficit de hidrogeniones
con DIF elevada constituye un caso de alcalemia metabólica por DIF. Los ácidos
débiles no volátiles (AToT), representados cuantitativamente por fosfatos y
albúmina, de forma predominante, pueden ser determinados por diferentes
técnicas de laboratorio, pero disponer de los mismos se escapa con frecuencia en
el escenario clínico convencional, así que la presencia de déficit o exceso de
hidrogeniones metabólicos en presencia de DIF normal, permite clasificar el
trastorno como alcalemia o acidemia por AToT. Debe anotarse que la existencia de
acidemia por AToT es prácticamente inexistente en la clínica.
53Cuando se realizó la descripción de las variables OfF, A Y pC02, como
TOT
variables independientes, debe aclararse que tal independencia es matemática.
En consecuencia trastornos crónicos, conducen a respuesta adaptativas en otra
variable, situación que con frecuencia se presenta en las variables metabólicas. La
presencia de hipoalbuminemia severa «2,5 g/dL) condiciona un descenso
progresivo de OfF hasta valores que oscilan entre 30 y 32 mEq/L. Esta situación
puede reflejarse en el modelo de hidrogeniones metabólicos como normalidad con
valores en los rangos anotados. Debe prestarse especial atención cuando L'lH+ M
es normal y DIF es bajo, lo cual no permite descartar la ausencia de alteración
ácido-base metabólica sino compensación del sistema biológico entre los
determinantes independientes del balance metabólico. La utilización descrita del
modelo no excluye la determinación periódica de proteínas plasmáticas, totales y
diferenciales y de fosfato en el paciente críticamente enfermo.
547. CONCLUSiÓN
El concepto de Delta de hidrogeniones permite describir cuantitativamente el
balance ácido-base en términos de sus componentes metabólico y respiratorio. La
desviación de la normalidad detecta estados de alcalemia o acidemia y facilita su
seguimiento teniendo en cuenta la normalización de las variables a O.
Se propone la utilización del modelo en el escenario clínico y debe además
someterse a evaluación la capacidad de predicción de desenlaces clínicos:
mortalidad, estancia hospitalaria, incidencia de lesión renal aguda y requerimiento
de terapia de reemplazo renal, entre otros.
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