2.-Principios básicos de la ósmosis y la presión oncótica. Cálculo de la osmolalidad plasmática (OSMP)

2.1.-Principios básicos de la ósmosis y la presión oncótica.

 El desplazamiento del agua entre los espacios intra y extracelular, está determinada por la diferencia de concentración de solutos suficientemente activos a cada lado de las membranas celulares. La medida del número total de solutos en una solución se denomina osmolaridad. Esta se relacciona directamente con la concentración molar de todos los solutos y con el número de partículas en las que se disocian en dicha disolución.

Los principales determinantes de la osmolaridad plasmática son el sodio, la glucosa y la urea. Cuando la osmolaridad de un compartimiento disminuye, el agua se desplaza al acompartimiento de mayor osmolaridad, con el fin de igualar las diferencias de osmolaridad.

2.1.1.-Relación entre moles y osmoles

Ya que la concentración de agua en una solución depende del número de partículas de soluto en la solución, es necesario un término referido a la concentración para describir la composición total de partículas de soluto, sin importar su composición exacta.

El número total de partículas en una solución se mide en osmoles.

Un osmol (osm) es igual a 1 mol (6,02x10 23-)de partículas de soluto, sin importar su composición exacta. Una solución que contenga 1 mol de glucosa en cada litro tiene una concentración de 1osm/l. Una solución que contenga1 mol de una molécula que se disocia en tres iones, como el sulfato de sodio:   Na 2 SO2, contendrá 3 osm/l. Luego el osmol, es una entidad demasiado grande para expresar la actividad osmótica de los solutos en los líquidos corporales. En general se usa el término miliosmol (mOsm) que es igual a 1/1.000 osmoles.

2.2.-Osmolalidad y osmolaridad

La concentración osmolal de una solución se denomina osmolalidad cuando la concentración se expresa en osmoles por Kg de agua; se llama osmolaridad cuando se expresa en osmoles por litro de solución .En soluciones diluidas, como los líquidos corporales estos dos términos pueden usarse de forma sinónima por que las diferencias son pequeñas.La mayoría de los cálculos usados en la clínica, se basan en osmolaridades en lugar de osmolalidades.

La osmolaridad, por tanto, corresponde al número de partículas por litro de solución y se mide en osmoles por litro (osm/l u OsM) o miliosmoles por litro (mosm/l o mOsM). Describe el número de partículas en solución, pero no la composición de las mismas.

La osmolaridad plasmática se mide con el osmómetro; si esto no es posible, puede calcularse mediante las siguientes fórmulas

 Los valores normales de la osmolaridad plasmática oscilan alrededor de 282+/-4 mosm/kg.

Podemos cacular la osmolaridad plasmática a través de las concentraciones molares de los tres solutos mayores: sodio, glucosa y urea, mediante la fórmula:

La fórmula más común es la siguiente:

OSMp = 2[Na+] + [glucosa] + [urea]. Normal = 290 ± 10 mOsm/kg H2O

Las cifras contenidas en esta fórmula se expresan en mmoles/l de agua. En el caso de la glucosa y la urea, si los valores vienen dados en mg/100 ml, debe dividirse por 18 y por 5,6, respectivamente, para pasarlos a mmoles/l.Este valor calculado ha de estar de acuerdo con el valor de OSMp medido por osmometría, dentro de un margen de 10 mOsm/kg H2O.

Osmolaridad pl = 2 x Na ( meq/l) + glucosa( mg/dl)/18 + BUN( mg/dl)/2,8

2 x Na (mmol/l) + Gluc (mmol/l) +BUN (mmol/l)= 290 mosm/Kg

En ausencia de insuficiencia renal o de hiperglucemia, la osmolaridad del líquido extracelular está relaccionada con la concentración plasmática del sodio y sus iones acompañantes y a efectos prácticos puede estimarse como el doble de la concentración plasmatica de sodio.

Otros solutos pueden contribuir a la osmolaridad plasmática, como ocurre con sustancias de bajo peso molecular, como el el metanol, etanol, etilenglicol ó manitol. En estos casos la determinación del hiato osmótico, que es la diferencia entre la osmolaridad medida y la calculada, será de gran utilidad diagnóstica, ya que un hiato osmolar elevado, indica la presencia el plasma de una sustancia osmóticamente activa que no está incluida en el cálculo de la osmolaridad plasmática.

La denominada osmolaridad efectiva es una medida de la osmolaridad del agua a través de membranas semipermeables, está determinada por los solutos que no penetran libremente en la células y que son capaces de crear un gradiente osmótico .Estos solutos son el sodio y sus aniones acompañantes y la glucosa.

Osmolaridad efectiva= 2 x Na (meq/l) + Glucosa (mg/dl) / 18= 285 mosm/Kg

Un aumento de la osmolaridad efectiva suele traducir la existencia de un estado de deshidratación, mientras que un descenso generalmente indica la presencia de hiperhidratación.

Otra manera de expresar la concentración de partículas es en forma de equivalentes (Eq) o miliequivalentes (mEq) por unidad de volumen, que viene del concepto de peso equivalente. Este corresponde a la cantidad en gramos de una sustancia o compuesto que proporciona 1 mol; en el caso de compuestos iónicos la cantidad de gramos que contribuye un mol de cargas positivas o de cargas negativas cuando la disociación es completa. No se aplica la definición de peso equivalente a no electrolitos como glucosa o urea.

Los equivalentes o miliequivalentes se calculan multiplicando la molaridad de la sustancia por el número de cargas o valencia.

La densidad (o peso específico) relaciona la masa de una solución y el volumen que ocupa. No sólo depende de la cantidad de partículas de soluto (como la osmolaridad), sino también la naturaleza de esas partículas, y por tanto de su masa. Las moléculas de elevado peso molecular (azúcares, proteínas, contraste radiológico) aumentan mucho más la densidad que la osmolaridad.

A nivel fisiológico, las soluciones se describen mejor en forma de partículas de solutos por unidad de disolvente, es decir, como osmolaridad.

La tonicidad es un término fisiológico que se emplea para describir como afecta una solución al volumen celular. Depende de la concentración del soluto (al igual que la osmolaridad), pero también del tipo de soluto y de la capacidad de este para atravesar la membrana celular (a diferencia de la osmolaridad)

La tonicidad no tiene unidades de medida, sino que es un término comparativo. La solución será hipotónica para la célula si esta se hincha al estar en dicha solución, isotónica si la célula no se modifica, e hipertónica si la célula se encoje al situarla en la solución.

2.2.1.-Regulación de la osmolaridad plasmática

La osmolaridad plasmática corresponde a la concentración en plasma de moléculas osmóticamente activas, es decir, con capacidad de ejercer presión osmótica (presión necesaria para detener el flujo de agua a través de una membrana semipermeable)

La osmolalidad plasmática oscila entre 275-290 mosml/kg. Las situaciones de hipo o hiperosmolaridad pueden tener repercusiones neurológicas graves e incluso la muerte, para prevenir esto, la osmolaridad plasmática la cual viene determinada por la concentración de sodio plasmático, se mantiene habitualmente dentro de un estrecho margen debido a adecuadas variaciones de la entrada y salida de agua del organismo. Este sistema es gobernado por osmoreceptores hipotalámicos, afectando a la entrada y salida de agua mediante el mecanismo de la SED (entrada de agua) y la ADH (incrementa reabsorción de agua en el túbulo).

Estos mecanismos que afectan al balance de agua secundariamente a los cambios en la presión osmótica (Posm) tienen que ser diferenciados de aquellos en los que hay pérdida de fluido isoosmótico (p.ej sangrado), lo cual daría lugar a una depleción de volumen pero no a cambios en la osmolaridad. La osmorregulación depende casi únicamente del equilibrio del agua.

La excreción de agua ocurre generalmente tan rápido que hay un cambio muy pequeño en el volumen y no se activan las rutas de regulación del volumen. Sin embargo hay ocasiones en las que los 2 sistemas se activan.

Cuando se produce una disminución de Posm el sistema responde suprimiendo la secreción de ADH, resultando en disminución de la reabsorción de agua en el túbulo y excreción del exceso de agua. Cuando se produce un incremento de Posm, el incremento de la sensación de sed es la principial defensa frente a la hiperosmolaridad, dado que aunque el riñón puede minimizar la pérdida de agua mediante el efecto de la hormona ADH, un déficit de agua únicamente se puede corregir incrementando la ingesta de la misma.

Los mecanismos de control de volumen, detectan cambios en el Volumen efectivo circulante. El seno carotídeo, la arteriola aferente glomerular y las células atriales, regulan el volumen circulante efectivo mediante el sistema nervioso simpático, el sistema renina-angiotensina-aldosterona, los péptidos natriuréticos, ADH, a través de la excreción de sodio.

2.2.2.-Trastornos clínicos del volumen y la osmolaridad
2.2.2.1.-¿Qué procedimientos deben usarse para detectar el déficit o exceso de volumen?

El riñón es muy sensible a los descensos de volumen intravascular, respondiendo rápidamente con la retención de sodio y agua. Baja excreción fraccional de sodio, incremento de índice Urea/creatinina y oliguria son signos precoces de depleción intravascular. Otros signos como hipotensión, taquicardia, oliguria, alteración del estado mental, son indicadores tardíos y por tanto de poco valor, que sólo se evidencian en la hipovolemia manifiesta. La presencia de estos signos indica la necesidad urgente de intervención. Es importante reconocer que los déficits de volumen pueden ocurrir en ausencia de pérdida de volumen de forma evidente, a causa de la vasodilatación o alteraciones de la permeabilidad capilar. El reconocimiento de la hipovolemia oculta requiere un alto índice de sospecha, combinada con la monitorización con métodos más invasivos.

La presión de llenado (presión venosa central (PVC)) y presión capilar pulmonar en cuña son los más importantes indicadores de precarga. Bajas presiones de llenado son indudablemente indicadores de hipovolemia, pero altos no indican que el paciente esté bien hidratado. La significación fisiológica y fisiopatológica de la medición de la PVC deberá ir asociada con la correspondiente medición del gasto cardiaco.

El objetivo último de la reposición de líquidos es mantener y restaurar la perfusión tisular y la función de los órganos. Los parámetros que globalmente indican la perfusión tisular incluyen lactato, pH, bicarbonato o saturación de O2. Sin embargo estos parámetros son inespecíficos marcadores del estado de hidratación.

El exceso de hidratación puede también ser determinado clínicamente (peso, edema periférico, parámetros de intercambio de gases) y radiológicamente.

2.2.3.-Deshidratación:

Podemos diferenciar según las pérdidas de agua y sodio:

Deshidratación isotónica (sodio sérico 130-150 mEq/L): se produce cuando se pierden sodio y agua en proporciones isotónicas. La causa más frecuente es la pérdida de líquido por el aparato gastrointestinal, pero también se puede producir por pérdidas renales, pérdidas insensibles a través de la piel o por el tracto respiratorio, que no son reemplazadas. Se caracteriza por un valor normal sodio sérico. Mientras la concentración de sodio en plasma sea normal, no habrá redistribución de agua que salga o entre al compartimento celular. El resultado será una depleción de volumen que activará los receptores de volumen efectivo circulante. En algunos casos se estimulará la liberación de ADH promoviendo la retención de agua, dando lugar a hiponatremia si el sodio no es reemplazado en la misma medida.

Deshidratación hipertónica (sodio sérico > 150 mEq/L): esta clase de deshidratación es frecuente y se observa en cualquier caso en el que haya pérdida de agua en exceso respecto a la de sodio. Suele producirse en casos de ausencia de hidratación oral o por aporte de líquidos deficiente por vía parenteral. El sodio aumenta su concentración en el espacio extracelular, sin que pueda ser compensado por transferencia de sodio al interior de la célula. Se produce una salida neta de moléculas de agua desde las células al espacio extracelular, hasta conseguir la isotonicidad entre ambos compartimentos, aunque con valores más altos que al inicio. Se estimulará la secreción de ADH para disminuir la excreción de agua.

Deshidratación hipotónica (sodio sérico < 130 mEq/L): ocurre cuando la pérdida de sodio excede la de agua. Es muy frecuente en la insuficiencia renal crónica o cuando las pérdidas de líquidos isotónicos se reponen con agua y con ninguna o escasa sal. En la ausencia de estas circunstancias se debe casi siempre a la imposibilidad para suprimir la ADH (ej. estados en los que hay disminución del volumen circulante o síndromes de inadecuada secreción de ADH). Disminuye la concentración de sodio en el plasma y por lo tanto la osmolaridad efectiva del líquido extracelular, lo que da lugar a paso de agua desde hacia el interior celular. Este paso de agua al espacio intracelular magnifica la pérdida de volumen extracelular.

Estrictamente, cuando se habla de deshidratación, nos referimos a pérdida de agua que da lugar a elevación de la concentración del sodio plasmático, con la consiguiente movilización de agua del espacio intracelular al extracelular, produciéndose un déficit de agua a nivel intracelular.

La población anciana es especialmente susceptible a la misma. Causas comunes de deshidratación en esta población incluyen estados confusionales y toda circunstancia que haga difícil la ingesta de agua, muchas veces en relación a una movilidad reducida. Además, la población anciana tiene menor sensación de sed y mayor porcentaje de masa grasa, que contiene menor porcentaje de agua que el tejido muscular.

Asimismo, y debido a que el sistema renal tiene menos capacidad de eliminar agua, pueden desarrollar estados de hiperhidratación con mayor facilidad.

La deshidratación puede ser leve, moderada o grave dependiendo de la cantidad de líquido corporal que se haya perdido o que no se haya repuesto. Cuando es grave, la deshidratación es una emergencia potencialmente mortal.

Clínicamente, la deshidratación puede manifestarse:

Síntomas clínicos atribuidos a diferentes grados de deshidratación

% Pérdida de agua corporal

Peso perdido (72-75 kg)

Peso perdido (52-55 kg)

Síntomas

1-2%

0.72-1.50 kg

0.52-1.10 kg

Sed intensa, pérdida de apetito, fatiga, debilidad, dolores de cabeza.

3-5%

2.16-2.25 kg

1.56-2.75 kg

  Boca seca, poca orina, dificultad de concentración y en el trabajo, hormigueo extremidades, somnolencia, impaciencia, náuseas, inestabilidad emocional.

6-8%

4.32-6.00 kg

3.12-4.40 kg

  Temperatura, frecuencia cardiaca, respiración, mareos, dificultad para respirar y para hablar, confusión mental, debilidad muscular, labios azulados.

9-11%

6.48-8.25 kg

4.68-6.05 kg

Espasmos musculares, delirios, problemas de equilibrio y de circulación, lengua hinchada, fallo, renal, disminución del volumen sanguíneo y en la presión.

Pérdidas superiores al 11% del peso corporal suelen ser incompatibles con la vida. La muerte se produce por fallo renal y/o por incapacidad del volumen  sanguíneo reducido para circular normalmente.

Tabla 3

Los síntomas pueden deberse y estarán directamente relacionados con: la pérdida de volumen, el tipo de fluído perdido, el desequilibrio hidro-electrolítico ocasionado.

Los datos analíticos más llamativos son la hipernatremia, el aumento de la osmolaridad plasmática (medida y calculada) y el aumento del hematocrito (>50%). La osmolaridad y la densidad de la orina aumentan, oscureciéndose la orina. Si se desarrolla hipovolemia la natriuria es baja (<20 mEq/l), por el efecto combinado del descenso del filtrado glomerular y del aumento de aldosterona, y aumenta la urea en orina. Cuando la deshidratación se debe a una diuresis osmótica, la osmolaridad urinaria es variable entre 300 y 800 mOsm/l.

2.2.3.1.-Manejo de la deshidratación
Evaluación inicial:

-          Gravedad de la deshidratación (leve, moderada, grave), mediante síntomas y pruebas complementarias (analítica de sangre y orina), valorar causa desencadenante y comenzar a tratarla.

-          Valorar existencia de hipovolemia e iniciar reposición de volumen. La hipovolemia, se refiere a cualquier condición en la cual el volumen extracelular esté disminuido, y que si es severo puede dar lugar a una reducción de la perfusión tisular. No hay ninguna fórmula para estimar el volumen total necesario. Hay que monitorizar:

-          Tensión arterial.

-          Presión venosa central.

-          Concentración urinaria de sodio (excepto en pacientes con disminución del volumen circulante debido a un tercer espacio, como en el caso de la insuficiencia cardiaca o la cirrosis).

-          Diuresis.

-          Hematocrito (si no ha habido sangrado y tenemos un nivel de referencia del paciente).

La tasa de corrección de la depleción del volumen depende de la severidad del cuadro y se debe continuar hasta que mejoren los signos de hipovolemia, generalmente se reponen 1-2 litros de suero salino isotónico rápidamente y posteriormente 50-100 ml/h añadidos a la pérdida de fluidos no fisiológica (p.ej. el estimado por diarrea).

En pacientes estables, se debe aportar más volumen que las necesidades estimadas por las pérdidas (diuresis+ pérdidas insensibles+ cualquier otra pérdida si es que existiera: cutánea, gastrointestinal, tercer espacio, sangrado).

La elección de la composición del fluído dependerá de la circunstancia. Si nos encontramos ante pérdida de fluido isotónico, se deberá reponer con solución salina isotónica y si precisara con hemoterapia. La terapia debe corregir los déficits existentes de electrolitos y agua.

2.2.4.-Hiperhidratación

La ganancia neta de agua puede ocurrir en dos circunstancias:
1) Aporte excesivo de agua, por ingesta o por aporte parenteral. Esta causa de hiperhidratación es rara en sujetos normales, ya que un riñón normal puede eliminar hasta 15 l de agua en 24 h si es necesario.
2) Alteración de los mecanismos de eliminación renal de agua, generalmente por insuficiencia renal. Esta segunda causa es mucho más frecuente, y consiste en la incapacidad del riñón para eliminar agua libre, o lo que es lo mismo, para producir una orina máximamente diluida. Esta capacidad de generar agua libre (producir una orina con una osmolaridad menor que la del plasma) permite al organismo eliminar un exceso de agua sin apenas eliminar solutos, aumentando por tanto la concentración plasmática de estos.

En los pacientes con insuficiencia cardiaca, cirrosis o síndrome nefrótico, se produce una disminución del volumen circulante eficaz, que en definitiva produce un aumento en la reabsorción de sodio.

Clínicamente, suele acompañarse de edemas y aumento de peso. Desde el punto de vista analítico suele cursar con hiponatremia y disminución de osmolaridad plasmática. Los edemas son un reflejo del exceso de agua y sodio. Estos pacientes no suelen desarrollar hipernatremia debido al estímulo de la ADH y el mecanismo de la sed, que dan lugar a retención de agua.

2.2.4.1.-Manejo hiperhidratación

Suspender aporte de líquidos y tratamiento diurético para forzar diuresis. En caso de nula o escasa respuesta renal, tratamiento sustitutivo renal con diálisis.