REFERENCIA: Barletta, J. F., Muir, J., Brown, J., & Dzierba, A. (2024). A systematic approach to understanding acid-base disorders in the critically ill. The Annals of Pharmacotherapy, 58(1), 65–75. https://doi.org/10.1177/10600280231165787
La etiología de los trastornos ácido-base es multifactorial y puede incluir procesos patológicos complejos como shock, estrategias de ventilación mecánica invasiva, reanimación con líquidos y concentraciones de electrolitos, insuficiencia orgánica, intoxicaciones y farmacoterapia.
Muchos trastornos ácido-base son iatrogénicos y pueden minimizarse o prevenirse mediante un seguimiento y una evaluación cuidadosa de las terapias médicas.
Tabla 1. Importancia de la evaluación del estado ácido-base por parte del farmacéutico.
Tabla 2. Secuelas adversas de los trastornos ácido-base.
FISIOLOGÍA ÁCIDO-BASE:
La homeostasis ácido-base es un requisito esencial para la función celular y metabólica normal. Un ácido es una sustancia que puede donar un protón; una base es una sustancia que puede aceptar un protón. Cada ácido tiene una base correspondiente y cada base tiene un ácido correspondiente. Los pares ácido-base comunes son ácido carbónico/bicarbonato, amonio/amoníaco y ácido láctico/lactato.
La acidez de un fluido corporal está determinada por la concentración de iones de hidrógeno. La concentración normal de iones de hidrógeno en plasma es de aproximadamente 40 nEq/L. Debido a que se trata de una unidad de medida extremadamente pequeña, la concentración de iones de hidrógeno se expresa en una escala logarítmica utilizando unidades de pH. El pH sanguíneo normal oscila entre 7.35 y 7.45, con 7.4 como umbral normal. Los trastornos ácido-base considerados incompatibles con la vida son aquellos en los que el pH es <6.8 o >7.8, lo que corresponde a una concentración de iones de hidrógeno de >160 nEq/L y <16 nEq/L, respectivamente. Este es un rango muy estrecho (16-160 nEq/L) dadas las grandes cantidades de ácido que se generan cada día a través de procesos metabólicos normales.
En general, el cuerpo suele tolerar mejor una carga de ácido que un exceso de base. Esto se debe a que los cambios en la concentración de iones de hidrógeno no están relacionados linealmente con los cambios en el pH.
Con la alcalemia, pequeños cambios en los iones de hidrógeno se asocian con grandes cambios en el pH, mientras que en la acidemia, se requieren cambios mayores en el ion hidrógeno para influir en el pH.
En una alcalemia, la curva de disociación de la oxihemoglobina se desplazará hacia la izquierda, donde la afinidad del oxígeno por la hemoglobina es más fuerte, lo que resulta en una liberación ineficiente de oxígeno a los tejidos.
Las fuentes de producción de ácido incluyen productos finales del metabolismo celular (p. ej., dióxido de carbono [CO2]), metabolismo de los nutrientes de la dieta (p. ej., ácido sulfúrico, ácido fosfórico) y metabolismo incompleto de sustancias neutras (p. ej., glucosa → ácido láctico, ácidos grasos → ácido acetoacético y ácido β-hidroxibutírico). La mayor parte de la producción de ácido se produce en forma de CO2, del que se producen aproximadamente 15 000 mmol cada día.
En enfermedades críticas, los ácidos no volátiles como el ácido láctico o los cetoácidos pueden producirse en cantidades patológicas y, a menudo, son la fuente principal de un trastorno ácido-base en algunos estados patológicos (p. ej., shock, cetoacidosis diabética).
Un tampón es una sustancia que puede absorber o donar iones de hidrógeno para resistir cambios de pH en presencia de un ácido o una base fuerte. Los tampones son la primera línea de defensa cuando existe un desequilibrio ácido-base. El sistema tampón extracelular dominante es el sistema bicarbonato/ácido carbónico, definido mediante la siguiente ecuación:
CO2 + H2O ⇋ H2CO3 ⇋ H+ + HCO3–
En presencia de anhidrasa carbónica, el ácido carbónico se convierte en CO2 y agua (H2O). Debido a que el ácido carbónico es directamente proporcional a la cantidad de CO2 en la sangre, el CO2 se considera un ácido.
Existen otros sistemas tampón importantes, como el sistema tampón de fosfato y las proteínas intracelulares y extracelulares, pero estos reflejan más a los sistemas intracelulares.
Un mecanismo utilizado para mantener el equilibrio ácido-base es la regulación respiratoria. Las células quimiorreceptoras ubicadas en el bulbo raquídeo son sensibles al pH y controlan la ventilación alveolar. La hiperventilación conducirá a una mayor eliminación de CO2, lo que aumentará el pH, mientras que, la hipoventilación provocará retención de CO2 y disminuirá el pH.
Con respecto a la regulación renal, el riñón filtra aproximadamente 4500 mEq de bicarbonato cada día. La mayor parte se reabsorbe en el túbulo proximal (aproximadamente el 80%) y el resto se produce en segmentos más distales. El bicarbonato filtrado se combina con iones de hidrógeno secretados por las células del túbulo renal para formar ácido carbónico. Además, los riñones también excretan la carga diaria de ácidos no volátiles a través de la amoniagénesis. La regulación renal del estado ácido-base comienza aproximadamente en 6 a 12 horas, pero pueden pasar de 3 a 5 días para que se produzca una compensación completa. El ciclo de regulación se expone en la figura 1.
Figura 1. Regulación renal de la homeostasis ácido-base. Abreviaturas: HCO3– = bicarbonato.
EVALUACIÓN DE GASES EN SANGRE ARTERIAL:
Al evaluar un resultado de gases en sangre, es importante distinguir el tipo de muestra recolectada (arterial vs venosa) porque existen diferencias en los valores normales entre los dos.
El pH arterial definirá el trastorno ácido-base primario y es la primera variable a evaluar.
Tabla 3. Valores normales del análisis de gases en sangre de adultos.
Figura 2. Errores que se deben evitar al evaluar la homeostasis ácido-base y un análisis de gases en sangre arterial.
La PaCO2 representa la cantidad de ácido respiratorio presente y proporciona información sobre la eficacia con la que los pulmones excretan CO2.
El bicarbonato refleja la cantidad de ácido metabólico y está regulado por los riñones. Es importante tener en cuenta que, la concentración de HCO3 informada por gasometría, no es una medición directa sino un valor calculado utilizando la ecuación de Henderson-Hasselbalch.
En circunstancias normales, el valor caculado gasométricamente de HCO3 diferirá del valor calulado mediante un panel metabólico venoso; dicha variación es de aproximadamente 1.5 a 3 mEq/L y se debe a que el contenido total de CO2 consiste en todo el dióxido de carbono presente en la sangre e incluye bicarbonato, CO2 disuelto, ácido carbónico y compuestos carbamino.
Aproximadamente el 95% del contenido total de CO2 se encuentra en forma de bicarbonato; por ello, en la práctica, muchos médicos se refieren a este valor como “bicarbonato sérico”. Generalmente se prefiere esta terminología para evitar confusión con la PaCO2 en una gasometría.
ENFOQUES PARA EL ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DEL ESTADO ÁCIDO-BASE:
Tabla 4. Comparación de modelos sobre trastornos ácido-base.
Tabla 5. Respuestas compensatorias esperadas a las alteraciones ácido-base.
Enfoque fisiológico (Henderson-Hasselbalch):
El enfoque fisiológico se basa en gran medida en un único sistema tampón compuesto de 2 componentes: ácido carbónico y HCO3–.
La ecuación de Henderson-Hasselbalch supone que el sistema tampón ácido carbónico-bicarbonato es el principal determinante del estado ácido-base dentro del cuerpo. El pH sanguíneo calculado a partir de la ecuación de Henderson-Hasselbalch considera tanto los contribuyentes respiratorios (PaCO2) como los metabólicos (HCO3–), no por sus valores absolutos individuales, sino por la relación de los componentes. Por lo tanto, un paciente con múltiples alteraciones ácido-base contrastantes puede poseer un pH dentro de los límites normales.
pH = 6.1 + log [HCO3–/(0.03 × PaCO2)]
El par ácido carbónico/bicarbonato se utiliza como el principal sistema amortiguador dentro del modelo fisiológico debido a su abundancia y capacidad de regularse a través de los sistemas respiratorio y metabólico.
Cada trastorno primario es el resultado de un cambio en el HCO3– o PaCO2 sérico junto con una respuesta secundaria o compensatoria apropiada de la variable opuesta. La ausencia de una respuesta secundaria suele indicar la existencia de múltiples trastornos o un trastorno ácido-base mixto.
Con base en el principio de electroneutralidad, la brecha aniónica (AG) supone que las concentraciones de partículas cargadas negativamente (aniones) deben ser iguales a la concentración de partículas cargadas positivamente (cationes).
La interpretación de la AG sérica de un paciente, es decir, la diferencia entre los cationes y aniones medidos, es útil para determinar si aniones adicionales no medidos pueden estar contribuyendo a la alteración ácido-base primaria.
Muchas sustancias en cantidades más pequeñas no se miden de forma rutinaria (ni se contabilizan en el análisis ácido-base estándar), y estos aniones no medidos constituyen el AG. La mayoría considera un AG >16 mEq/L cómo clínicamente importante y representa una acumulación sustancial de aniones. El AG se puede calcular usando la siguiente fórmula:
Brecha aniónica = Na+ − (Cl– + HCO3–)
Si bien, el AG constituye la base para la evaluación del componente metabólico dentro del enfoque fisiológico, otros aniones también pueden influir en la ecuación.
La albúmina sérica es un anión que representa una gran parte del AG. Los pacientes con hipoalbuminemia, que suele estar presente en los enfermos críticos, suelen requerir ajustes en el AG calculado. Se ha propuesto una fórmula de AG corregido que representa una disminución esperada de 2.5 unidades por cada disminución de 1 g/dL en la concentración de albúmina.
AG corregido = AG + 2.5 (albúmina normal – albúmina medida)
El enfoque fisiológico es limitado, porque los cambios en la concentración de bicarbonato no pueden cuantificar cuánto ácido o base se ha agregado al sistema a menos que el único amortiguador, CO2, se mantenga constante. Además, el enfoque fisiológico no tiene en cuenta con precisión los sistemas amortiguadores distintos del bicarbonato.
Modelo de exceso/déficit de base:
Se basa en la cantidad de ácido o base que se debe agregar a una muestra de sangre in vitro para obtener un pH de 7.4.
El exceso de base (EB) mide el componente metabólico (utilizando la hemoglobina como tampón), independientemente del componente respiratorio del estado ácido-base; el EB debería ser cero en circunstancias normales. Generalmente, un exceso de base estándar (SBE) superior a +5 mmol/L representa una alcalosis metabólica (exceso de bases), mientras que un exceso de base de -5 mmol/L representa una acidosis metabólica.
En la práctica, un exceso de base negativo a menudo se denomina déficit de base y podría indicar hipoperfusión.
Una limitación del SBE es que no proporciona información sobre el mecanismo del trastorno metabólico, pero esto se puede mejorar combinando SBE con AG.
Las ecuaciones para SBE suponen concentraciones normales de ácidos débiles (p. ej., albúmina); por lo tanto, condiciones como la hipoalbuminemia pueden provocar imprecisiones.
La SBE se utiliza a menudo para determinar la gravedad de la enfermedad después de una lesión traumática aguda y puede usarse para ayudar a guiar la reanimación. De hecho, la SBE puede ser superior a los signos vitales o al índice de shock para predecir el riesgo de muerte en esta población.
El enfoque fisicoquímico/iones fuertes (Stewart):
Está basado en el concepto de diferencia de iones fuertes (SID). Los iones fuertes son aquellos que se disocian completamente en el pH de los fluidos corporales y cuyas concentraciones podrían usarse para calcular la concentración de iones de hidrógeno en la sangre. Los iones fuertes incluyen sodio, potasio, calcio, magnesio, cloruro y lactato. Utilizando el enfoque de Stewart, hay 3 variables responsables independientemente de determinar la concentración de H+:
- Diferencia de iones fuertes (SID)
- Concentración total de ácidos débiles (ATOT)
- Presión de dióxido de carbono (pCO2)
Por lo tanto, SID y ATOT, no la concentración de bicarbonato, son los principales determinantes de los trastornos metabólicos, y la pCO2 es el principal determinante de los trastornos respiratorios.
Para tener en cuenta con precisión todos los cationes y aniones fuertes y débiles, el enfoque fisicoquímico se basa en las mediciones de SID aparente (SIDa), que representa la diferencia entre cationes y aniones fuertes medidos [SIDa = (Na+ + K+ + Ca2+ + Mg2+) – (Cl– + lactato–)], y SID eficaz (SIDe), que representa ácidos y bases débiles (incluidos bicarbonato, albúmina y fosfato inorgánico).
Según las leyes de la electroneutralidad, SIDa y SIDe deberían ser iguales, y cualquier diferencia produciría una brecha de iones fuertes no medidos (debido a un proceso fisiopatológico), o brecha iónica fuerte (SIG). La SIG representa la representación pura de iones no medidos, similar al AG, pero teóricamente más robusto.
El enfoque fisicoquímico se propuso como una alternativa para cuantificar mejor el estado ácido-base; sin embargo, cuando se examinó en pacientes críticamente enfermos, el análisis cuantitativo no ofreció ventajas diagnósticas o pronósticas sobre los enfoques más tradicionales descritos originalmente por la ecuación de Henderson-Hasselbalch.
Método sistemático:
Aunque pueden existir múltiples enfoques para evaluar el estado ácido-base, un método sistemático para la interpretación de los datos clínicos, la evaluación diagnóstica y el tratamiento es útil para identificar fácilmente los trastornos simples y mixtos.
Es importante seguir este enfoque sistemático, incluso cuando el pH esté en el rango normal, porque puede existir un trastorno ácido complejo o no identificado (es decir, una acidosis concomitante con una alcalosis). De hecho, es posible que existan hasta 3 trastornos ácido-base al mismo tiempo. Un cálculo delta-delta o una relación delta puede ayudar a identificar estos escenarios.
Si bien es posible tener 2 anomalías metabólicas distintas a la vez, sólo puede existir 1 trastorno respiratorio. En realidad, los trastornos ácido-base mixtos son bastante comunes en pacientes críticamente enfermos debido a los estados patológicos complejos que se encuentran junto con las enfermedades crónicas que pueden estar presentes y los efectos de las terapias subyacentes.
Figura 3. Enfoque gradual para el análisis ácido-base.
DESÓRDENES METABÓLICOS:
Los trastornos metabólicos se relacionan con un desequilibrio entre el ion H + y el bicarbonato en el cuerpo. La acidosis metabólica se puede diferenciar en acidosis metabólica con brecha aniónica (AGMA) o acidosis metabólica sin brecha aniónica (NAGMA). La alcalosis metabólica puede considerarse como sensible o no al cloruro.
- Acidosis metabólica:
La acidosis metabólica se deriva de la sobreproducción o eliminación reducida de ácido, la exposición exógena a ácido o precursores de ácido o la pérdida de base.
La presencia de acidosis metabólica con AG elevado refleja la adición de aniones no medidos, especialmente ácidos orgánicos.
En el cuerpo se pueden acumular varios aniones no medidos, acompañados de protones, incluidos el lactato, los cetoácidos y muchas toxinas, algunas de las cuales pueden evaluarse por separado (p. ej., el nivel de lactato).
La acidosis láctica, definida como una concentración de lactato >4 mmol/L, se observar comúnmente en situaciones de shock donde la hipoxia celular y tisular desplaza el metabolismo hacia la glucólisis anaeróbica. Esto también se conoce como acidosis láctica tipo A o hipóxica. Otras causas incluyen isquemia mesentérica, intoxicación por monóxido de carbono y cianuro.
El lactato también puede acumularse por razones no hipóxicas (acidosis láctica tipo B), como deficiencia de tiamina y medicamentos
Por el contrario, la presencia de acidosis metabólica sin un AG elevado indica un trastorno con los iones encontrados en la ecuación AG, como la pérdida de bicarbonato o la ganancia de iones cloruro.
Los pacientes críticamente enfermos pueden ser particularmente susceptibles a NAGMA cuando se utilizan grandes volúmenes de cloruro de sodio al 0.9% para la reanimación (el cloruro de sodio al 0.9% contiene 154 mEq de sodio y 154 mEq de cloruro; SID = 0 mEq/L). En particular, puede estar presente una NAGMA sin un nivel de cloruro significativamente elevado, en el contexto de hiponatremia. Las soluciones equilibradas como el lactato de Ringer, Plasma-Lyte y Normosol son de naturaleza más fisiológica (la SID es aproximadamente 28 mEq/L) y contienen tampones (lactato o acetato) que se metabolizan a bicarbonato y mitigan el efecto acidificante.
El uso rutinario de la terapia con bicarbonato de sodio para el tratamiento de la acidosis puede provocar efectos nocivos sin mejorar los resultados de los pacientes. Por ejemplo, la terapia con bicarbonato de sodio puede provocar una sobrecarga de sodio y volumen que provoque hipernatremia y edema pulmonar, respectivamente, empeoramiento de la acidosis tisular por la difusión de CO2 hacia las células miocárdicas y cerebrales y deterioro de la liberación de oxígeno de la hemoglobina.
Se debe considerar el bicarbonato de sodio en pacientes críticamente enfermos con NAGMA grave cuando es causado por trastornos gastrointestinales o renales o en el contexto de sobredosis específicas como salicilatos y antidepresivos tricíclicos.
- Alcalosis metabólica:
La alcalosis metabólica resulta de un exceso de base o una pérdida de ácido, que se observa principalmente a través de un nivel elevado de bicarbonato.
En la alcalosis el bicarbonato está elevado por encima de lo normal, esta es la razón por la que una acidosis metabólica con brecha aniónica (AGMA) puede coexistir con una acidosis metabólica sin brecha aniónica (NAGMA) o alcalosis metabólica, pero NAGMA y alcalosis metabólica no pueden existir al mismo tiempo. Por lo tanto, siempre es importante evaluar el enfoque “delta-delta” o “delta gap”.
Las concentraciones de cloruro en orina pueden facilitar el diagnóstico de la etiología de la alcalosis metabólica. Normalmente, un problema que se origina fuera del riñón provocará un nivel bajo de cloruro en la orina (< 25 mEq/L), ya que los riñones intentan retener ácido a través del cloruro de amonio. Un problema que se origina en el riñón será un alto nivel de cloruro en la orina, lo que significa la incapacidad del riñón para retener ácido.
Sin embargo, esta prueba no se realiza de forma rutinaria en la UCI, pues el cuadro clínico y los antecedentes del paciente suelen ser suficientes para discernir la etiología más probable (p. ej., uso excesivo de diuréticos de asa en el contexto de la desresucitación).
La aldosterona tiene una fuerte influencia sobre el estado ácido-base al facilitar la excreción de ácido a través de las células α-intercaladas del túbulo contorneado distal tardío y del conducto colector, y la pérdida de potasio contribuye de forma independiente a la alcalosis al inducir la reabsorción de bicarbonato en el túbulo proximal.
Los diuréticos de asa, comúnmente utilizados en pacientes críticos, son una causa común de alcalosis metabólica. La pérdida de cloruro y potasio son los mecanismos principales, ocasionalmente se puede recetar acetazolamida, un inhibidor de la anhidrasa carbónica, para contrarrestar este efecto.
Tabla 6. Causas de acidosis y alcalosis metabólica.
Tabla 7. Acidosis y alcalosis metabólica inducida por fármacos comunes.
DESÓRDENES RESPIRATORIOS:
Los trastornos ácido-base respiratorios primarios son impulsados por una alteración en la eliminación de CO2 regulada por la ventilación alveolar. La determinación de un proceso agudo o crónico estará determinada por la gravedad del cambio y el grado de compensación renal.
- Acidosis respiratoria:
La acidosis respiratoria se produce por hipoventilación, definida como la falta de excreción de CO2 (hipercapnia).
El tratamiento adecuado dependerá de aliviar la afección subyacente teniendo en cuenta la gravedad y la cronicidad del trastorno ácido-base. En la acidosis respiratoria grave, puede producirse hipotensión por reducción del gasto cardíaco y disminución de la resistencia vascular.
El uso de oxígeno suplementario en pacientes con hipercapnia crónica que respiran espontáneamente (p. ej., pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica) debe usarse con precaución, ya que puede disminuir el esfuerzo respiratorio del paciente y empeorar la ventilación alveolar.
Las reducciones graduales de la pCO2, hasta el valor de base estimado del paciente (si se desconoce, un objetivo razonable de pCO2 es 60 mmHg), evitarán la vasoconstricción cerebral y la isquemia y facilitarán la liberación de la ventilación mecánica; reducir la pCO2 más allá del valor de base del paciente conducirá a la pérdida de bicarbonato compensador y resultará en una acidosis respiratoria descompensada cuando se retire la ventilación mecánica.
- Alcalosis respiratoria:
La alcalosis respiratoria resulta de una hiperventilación o una eliminación excesiva de CO2.
En la alcalosis respiratoria grave, los pacientes pueden experimentar arritmias cardíacas por una mayor sensibilización a las catecolaminas circulantes o administradas de forma exógena, aberraciones electrolíticas como hipopotasemia, hipocalcemia e hipofosfatemia, y reducciones en el flujo sanguíneo cerebral en presencia de presión intracraneal elevada.
En la alcalosis respiratoria grave, los pacientes pueden experimentar arritmias cardíacas por una mayor sensibilización a las catecolaminas circulantes o administradas de forma exógena, aberraciones electrolíticas como hipopotasemia, hipocalcemia e hipofosfatemia, y reducciones en el flujo sanguíneo cerebral en presencia de presión intracraneal elevada.
El tratamiento de la causa subyacente, como sedantes para la ansiedad o analgésicos para el dolor en pacientes críticos, es el pilar de esta anomalía ácido-base.
Tabla 8. Causas de acidosis y alcalosis respiratoria.
