ELIMINACIÓN DE SALICILATOS EN EL HOMBRE. INFLUENCIA DEL PH URINARIO EN LA ELIMINACIÓN DE ALGUNOS FÁRMACOS.
Resumen
Durante Durante la práctica se llevó a cabo la cuantificaci cuantificación ón de ácido acetilsalicílico acetilsalicílico (AAS) (AAS) en tres grupos de muestras de orina colectadas a intervalos de 20 minutos (Tiempo máximo de evaluación 80 minutos), provenientes de un grupo “control” al que se administró 250 mg de aspirina, aspirina, un grupo “acidótic “acidótico” o” que además de aspirina consumió consumió bicarbonat bicarbonato o sódico y un último grupo “alcalótico” al que se administró el fármaco y cloruro de amonio, lo anterior a fin de conocer la influencia del pH urinario en el aclaramiento renal. La cuantificación del AAS se real realiz izó ó media ediant nte e un métod étodo o color olorim imét étri ricco y post osterio eriorr detec eteccción ión en espectrofotómetro UV-Vis a 540 nm. Como resultado se encontró que el grupo “alcalótico” presenta una mayor tasa de eliminación del fármaco en estudio frente al grupo de control y el grupo “acidótico”. Palabras Clave: Ácido acetilsalicílico, eliminación renal, pH urinario, Cloruro de amonio, Bicarbonato de Sodio. Abstract
During the practice was made the quantification of acetylsalicylic acid (ASA) in three groups of urine samples collected at intervals of 20 minutes (the maximum time of evaluation was 80 minutes), from a “control” group who took 250 mg of aspirin, a group "acidotic" in addition addition to aspirin consumed consumed sodium bicarbonate bicarbonate and a final group "alkalotic" "alkalotic" who took the drug and ammonium chloride, the above in order to determine the influence of urinary pH on renal clearance. The quantification of ASA was carried out using a colorimetric method and subsequent detection at 540 nm in a UV-Vis spectrophotometer. As a result it was found that the group "alkalotic" has a higher elimination rate of study drug compared to the control group and the group "acidotic". Keywords: Acetylsalicylic acid, renal elimination, urinary pH, ammonium chloride, sodium bicarbonate
1. Marc Marco o teór teóric ico o
La excreción junto con el almacenamiento y la biotransformación o metabolismo de fármacos es otro de los meca mecani nism smos os que que cont contrib ribuy uye e a la terminación terminación del efecto farmacológico. farmacológico. Adicio Adicional nalmen mente, te, la mayor mayor parte parte de la excreción y eliminación de medicamentos como tales o como sus metab metabol olito itoss se reali realiza za por por el riñón riñón a través de la orina, y en menor grado por por la bilis bilis,, intes intesti tino no,, saliv saliva a y leche leche materna; en el caso de gases y prod produc ucto toss volá voláti tile les, s, la elim elimin inac ació ión n ocurre por los pulmones.
El riñón, en condiciones condiciones normales, normales, es el órgano órgano especia especializa lizado do para para retene retenerr las sustancias que le son útiles al organismo y para desechar lo que le es inneces ecesa ario rio y tóxico ico, inc incluy luyendo fármacos y metabolitos. El riñón recibe a través de las arterias renales que son cort cortas as y grue gruesa sass un flujo flujo sang sanguí uíne neo o muy abundante (equivalente al 25% del gasto asto cardi ardiac aco) o).. Los Los capil apilar ares es del del glomérulo tienen poros grandes lo que hace ace que que sea sea una est estruct ructur ura a más permeable a los solutos, gracias a esta propied propiedad ad los fármac fármacos os se elimina eliminarán rán por filtración glomerular si su tamaño mole molecu cula larr no es muy muy gran grande de,, si no están unidos a proteínas como albumina. (1)
Estas características permiten que se filtren en la Capsula de Bowman del glomérulo renal de 100-130ml/min de plasma o 180 L/ día, de este volumen solo se eliminan por medio de la orina 1.5-2 L/día, junto con numerosos metabolitos y fármacos, el resto de agua se reabsorbe en los túbulos renales. Así el riñón y el hígado son los principales órganos implicados en la eliminación de fármacos, ya que son los lugares en donde tienen lugar la excreción renal y la depuración hepática, lo que permite un aclaramiento paulatino de los principios activos del plasma. (2) 2. Objetivos
Estudiar la última etapa del proceso ADME a la que es sometido el fármaco una vez ingresa el cuerpo. ‣
Entender como ocurre el proceso de eliminación del AAS, a la vez que se cuantifica el fármaco presente en muestras de orina colectadas a distintos intervalos de tiempo. ‣
Identificar como el pH sanguíneo influye en el grado de ionización del AAS y así en su eliminación por la orina. ‣
administración de éstos dentro de las últimas 12 horas; a fin de corroborar lo anterior así como la participación voluntaria se recurrió a diligenciar un formato de consentimiento informado. Antes de iniciar el ensayo cada voluntario eliminó todo el volumen de orina. Tras ello cada uno tomó media tableta de aspirina de 500 mg en un volumen igual al orinado, consecuentemente un número de los voluntarios se designa como grupo “Alcalótico”, otros como grupo “Acidótico” y se cuenta igualmente con un grupo “Control”, el primer grupo consumió 10 g de bicarbonato sódico, el segundo 3 g de cloruro de amonio y el último solo agua. A partir de lo anterior se colectó la orina a los 20, 40, 60 y 80 minutos, en cada caso se midió el volumen y pH; se tomó una muestra para medir el salicilato presente después de transcurrido cada intervalo de tiempo y a cada una de las muestras se adicionó 8 mL de HCl, se agitaron y posteriormente fueron tomados 5 ml de cada una a los que se agregó 1 mL del reactivo de Trinder. Se realizó su lectura en el espectrofotómetro a 540 nm empleando como blanco la muestra tomada a los 20 minutos, denominada “basal”.
Corroborar experimentalmente que valor de pH favorece la eliminación del fármaco o la reabsorción de éste, analizando las implicaciones farmacocinéticas en cada caso. ‣
3. Metodología
Se realizaron distintos grupos de trabajo, en cada grupo hubo presencia de un voluntario quién debió reunir ciertos requisitos entre ellos, consumir un volumen de 600 mL de agua y no haber realizado micción dentro de las 12 horas antes del experimento; carecer de problemas gastrointestinales, fallas renales, intolerancia a salicilatos o AINEs o
4. Cálculos y Resultados Tabla 1: Concentraciones y absorbancias teóricas.
Concentració n (ppm)
Absorbancia
50
0,082
100
0,165
200
0,333
600
0,99
T0 T1
0,88
4,21
4,208
1,683
T2
19,63
7,07
11,273
4,509
T3
40,25
11,35
22,623
9,049
Tabla 2.b.: Datos obtenidos grupo control.
Resultados respecto a prueba con cloruro de amonio: Se emplearon los datos del grupo conformado por Paola Achípiz y Jully Londoño. Tiemp Volume o (min) n (mL)
Figura 1: Curva de calibración de salicilatos.
pH
ABS (540 nm)
0
Por tanto:
T0
20
670
6,46
Blanco
Pendiente (M)= 0.0016 Intercepto (B)= 0.0006
T1
40
30
5,13
0,038
T2
60
25
4,96
0,106
Se procede a realizar los cálculos correspondientes:
T3
80
25
5,02
0,143
Tabla 3.a.: Datos obtenidos grupo acidótico: ASA más cloruro de amonio.
Concentra Concentrac ción ión mg/L (µg/ml)
Resultados control:
respecto
al
grupo
Cantida % d salicilat acumul o ada elimina (µg) do
T0 Tiempo (min)
Volume n (mL)
pH
ABS (540 nm)
0 T0
20
270
6,93
Blanco
T1
40
140
6,94
0,002
T2
60
60
6,82
0,032
T3
80
47
6,8
0,065
Tabla 2.a.: Datos obtenidos grupo control. Concentra Concentrac ción ión mg/L (µg/ml)
Cantida % d salicilat acumul o ada elimina (µg) do
T1
23,38
4,21
4,21
1,683
T2
65,88
9,88
14,09
5,636
T3
89,00
13,35
27,44
10,976
Tabla 3.b Datos obtenidos grupo acidótico: ASA más cloruro de amonio.
Resultados respecto a prueba con Bicarbonato de sodio:
Se emplearon los datos del grupo conformado por Diana Martínez y Diana Calderón. Tiemp o (min)
Volum en (mL)
pH
ABS (540 nm)
0 T0
20
350
5.98
T1
40
30
7.32
Blanco (0,081) 0,081
T2
60
40
7.97
0,169
T3
80
28
8.03
0,224
Tabla 4.a.: Datos obtenidos grupo alcalótico: ASA más bicarbonato de sodio.
Concentrac Concentra ción ión mg/L (µg/ml)
Cantida % d salicilat acumul o ada elimina (µg) do
T0 T1
50,25
9,05
9,05
3,618
T2
105,25
25,26
34,31
13,722
T3
139,63
23,46
57,76
23,105
Tabla 4.b.: Datos obtenidos grupo alcalótico: ASA más bicarbonato de sodio.
Figura 4: Variación de PH respecto al tiempo.
Muestra de cálculo (Tiempo 40 min) Concentración de salicilato (mg/L): Al realizar la curva de calibración con los datos mostrados en la tabla 1, hallando el valor de la pendiente, del intercepto y conociendo el valor de absorbancia de la muestra, se despeja de la ecuación de la recta la variable X que corresponde a la concentración de salicilato presente.
Ecuación de la recta: Y= mx + b
(1)
0.038= 0.0016x + 0.0006
Figura 2: Porcentaje eliminado con el tiempo.
de
salicilato
x = 23,375 mg/L Para hallar la concentración microgramos por mililitro:
Figura 3: Concentración de Salicilato acumulado respecto al tiempo.
en
Para el cálculo anterior se tuvieron en cuenta las diluciones realizadas, es decir 2 ml de la muestra de orina con 8 ml de HCl factor (2/10); el segundo factor (5/6) corresponde a los 5 ml del filtrado con 1 ml del reactivo de Trinder. Para el cálculo de la cantidad acumulada en µg de salicilato, se tiene en cuenta los microgramos obtenidos a razón del tiempo y se hace la sumatoria: Cantidad acumulada (µg) = 4.2075 µg + 0µg = 4.2075 µg Para el cálculo del porcentaje de salicilato eliminado, se tiene en cuenta la cantidad acumulada de salicilato que se está eliminando a medida que pasa el tiempo con respecto a la dosis de 250 mg de aspirina consumida:
5. Análisis de Resultados
Durante la práctica el objeto de estudio fue la eliminación del ácido acetilsalicílico, un fármaco perteneciente al grupo de los AINE, así como la influencia del pH urinario en dicho proceso. Antes de entrar a evaluar los resultados obtenidos, es de relevancia tener presente que la eliminación farmacológica consiste en la desaparición irreversible de un fármaco presente en el organismo y que depende de dos procesos, metabolismo y excreción. El primero hace referencia a la conversión enzimática de una sustancia química en otra diferente en el organismo, mientras que la excreción es la eliminación del cuerpo de un fármaco sin cambios químicos o de sus metabolitos; la mayoría de los fármacos
abandonan el cuerpo con la orina bien sea sin modificaciones o en forma de metabolitos polares, dado que los riñones no eliminan bien las sustancias lipófilas (3). La velocidad con la que son excretados los fármacos es muy variante pero la mayoría de los fármacos se sitúan en un punto intermedio y casi siempre los metabolitos se excretan con mayor rapidez que el fármaco original. La excreción renal depende de tres etapas esenciales: Filtración glomerular, secreción tubular y difusión pasiva a través del túbulo renal; en la primera etapa, los capilares glomerulares dejan que las moléculas de fármaco con peso molecular menor de 20.000 difundan al filtrado glomerular, así aunque la mayoría de fármacos atraviesan ésta barrera, los fármacos que se unan a proteínas plasmáticas (peso elevado), estarán en una concentración en el filtrado menor a la concentración plasmática total. Dado que cerca de un 20% del flujo renal se filtra, entonces el 80% del fármaco que se deja pasar llega a los capilares peritubulares del túbulo proximal y allí son transportados a la luz tubular, debido a la cantidad de fármaco que se somete a éste proceso, la secreción tubular es el mecanismo más eficaz de eliminación renal y logra el máximo aclaramiento1 (4). Por último cuando el filtrado glomerular atraviesa el túbulo, se reabsorbe agua y el volumen de orina resultante es solo el 1% del filtrado, así si el túbulo deja pasar libremente las moléculas de fármaco, entonces la concentración del fármaco en el filtrado estará en valores parecidos a los del plasma y prácticamente la mayoría del fármaco se reabsorberá, asi puede decirse que los fármacos liposolubles se excretaran lentamente mientras que los muy polares de baja permeabilidad tubular permanecerán en el túbulo y su concentración se incrementará de 1
La eliminación del fármaco por los riñones se expresa de forma más adecuada por medio del aclaramiento renal, que se define como el volumen de plasma que contiene la cantidad de sustrato que elimina el riñón por unidad de tiempo.
forma progresiva a medida que el agua se reabsorbe. Conociendo lo anterior es posible explicar el comportamiento obtenido en cuanto a la concentración de fármaco eliminado tras la alcalinización y acidificación de la orina. Primero debe decirse que al consumir cloruro de amonio o en el otro caso bicarbonato de sodio es claro que el pH del plasma se modifica ligeramente y el riñón responde ante ese cambio, modificando la concentración de H+ en el flujo urinario, lo que hace que varíe el pH de la orina. El grado de ionización de fármacos que son bases o ácidos débiles como es el caso del AAS varia con el pH, lo que influye en la excreción renal. En condiciones normales el pH de la orina se encuentra en un rango de 5-8, pero debido a que las células tubulares como se mencionó son menos permeables a las formas ionizadas de los fármacos, cuando la orina tubular es ácida predomina la fracción ionizada de los fármacos básicos y se favorece su eliminación (5), pero cuando la orina tubular se torna alcalina (por ejemplo tras la administración de bicarbonato de sodio), prevalece la forma ionizada de los fármacos que son ácidos débiles y éstos son excretados más fácil. Lo anterior puede entenderse también de acuerdo al efecto de atrapamiento iónico que plantea que un fármaco alcalino se excreta con más rapidez en una orina ácida, ya que el pH tubular favorece la ionización y por tanto inhibe la reabsorción, mientras que fármacos ácidos se excretan de un manera más rápida si la orina es alcalina (6). Así el consumo de agentes alcalinizantes o acidificantes como ocurrió en la práctica puede verse como una opción para promover la eliminación y acelerar la excreción del ASA como ocurrió con el consumo de bicarbonato de sodio, de hecho esto suele ser muy usado para el tratamiento de casos de sobredosis o intoxicación.
Figura 5: Reparto teórico acetilsalicílico (pKa 3.5).
de
ácido
Además del pH de la orina, el pKa del fármaco también es importante frente a la ionización de los fármacos, así para el caso del AAS que tiene un pKa de 3.5, que se encuentra en el plasma a un pH de 7.4 y finalmente llega a la orina, puede decirse de acuerdo a la ecuación de Hendersson-Haselbach (ecuación 2), que en el plasma predomina la forma ionizada del AAS y al llegar a la orina que igualmente tiene un pH por arriba de su pKa, continúa prevaleciendo su forma ionizada lo que como ya se ha dicho promueve su excreción renal. (2) En la práctica, como se describió en la metodología, se contó con un grupo control que consistió en muestras de orina colectadas en intervalos de 20 minutos, éste grupo se designo como de control dado que el voluntario solo consumió los 250 mg de aspirina con un vaso de agua, a diferencia de los otros dos grupos donde además se consumió cloruro de amonio (agente acidificante) y bicarbonato de sodio (alcalinizante), respecto a los resultados obtenidos, primero debe decirse que puede evidenciarse en el grupo control que el pH urinario varia muy poco es casi constante, mientras que en los otros grupos se nota un descenso y un aumento progresivo conforme el tiempo, respectivamente (fig. 4). Puede observarse (Tabla 2-4) que la concentración de fármaco al cabo de los
80 min fue superior en el grupo “alcalótico” donde se obtuvo una concentración de 23.46 µg/ml, seguido del grupo acidótico donde la concentración fue de 13.35 µg/ml y por último el grupo control de 11.35 µg/ml, así puede corroborarse el hecho de que alcalinización de la orina favorece la excreción renal del ASA y de ahí que la concentración de fármaco que se eliminó en ese intervalo sea mayor, en la figura 2 y 3 puede observarse una curva un poco más pronunciada en comparación con la curva que da referencia de la eliminación en condiciones normales, así la manipulación del pH urinario se refleja en la cantidad de fármaco excretado. Otro aspecto a considerar es que conforme transcurre el tiempo, la concentración o cantidad de fármaco se incrementa en la orina, ello puede explicarse dado que el fármaco una vez ingresa al organismo está sujeto a una serie de procesos consecuentes, de los cuales la eliminación es el paso final, por tanto debe pasar un tiempo el cual es variable de un fármaco a otro antes de que el fármaco empiece a ser eliminado. El AAS se hidroliza con rapidez por acción de esterasas (principalmente en el higado) para transformarse en salicilato, parte de éste salicilato se oxida, una parte se conjuga para convertirse en glucorónido o sulfato, antes de excretarse y el 25 % se excreta sin sufrir modificación. La semivida plasmática del AAS depende de la dosis y del pH urinario aunque a modo de tener una referencia se ha establecido que es cerca de 30 minutos o puede variar de 2-3 horas (7) de acuerdo a las condiciones o factores dichos, lo que es muy razonable, si se tiene presente ](como pudo evidenciarse) que durante los primeros 20-30 min la concentración de fármaco es relativamente baja y que ya tiempo después los cambios de concentración comienzan a ser más marcados. Por último debe decirse en cuanto al método empleado para la determinación de la concentración de
AAS en muestras, que fue un método sencillo, que mostró resultados significativos, viables y acordes a lo reportado en la literatura respecto a la influencia del pH en el proceso de eliminación. Cabe aclarar que aunque la idea de la práctica era obtener distintos resultados (producto de diferentes muestras de cada grupo) y realizar un promedio, lo que sería más representativo, se presentaron inconvenientes al momento de colectar las muestras de orina, pues algunos voluntarios solo estuvieron en capacidad de orinar los primeros 40 minutos, cuando aún la concentración de salicilato presente en orina no era suficiente, no obstante los datos con que se trabajaron permitieron mostrar el comportamiento esperado. 6. Conclusiones
Se obtuvieron resultados propios y conforme lo reportado teóricamente en cuanto a la influencia del pH en la excreción renal del AAS, lo que fue producto del método empleado y del buen trabajo en laboratorio. ‣
Se confirmó que cuando se alcaliniza el pH urinario se favorece la eliminación de salicilatos en comparación a cuando se acidifica. ‣
Se identificó que la variación del PH (en plasma y en orina) afecta de manera significativa la cantidad de fármaco eliminado, además de reconocer que este proceso de eliminación va de acuerdo a una cinética de primer orden y es proporcional a la concentración plasmática del fármaco. ‣
El pH urinario al igual que el pKa del fármaco son factores determinantes en la ionización de éste y por tanto en su excreción renal, conceptos como el efecto del atrapamiento iónico permiten entender la importancia e influencia de dichos factores. ‣
7. Referencias
(1) MENDOZA PATIÑO, N. (2008) “Farmacología Médica”. Editorial Panamericana. Pág. 90-91. (2) ROSEMBAUM, S. (2011). Pharmacokinetics and Pharmacodynamics New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. Canadá. (3) Rang y Dale. (2008) Farmacología. Sexta Edición. Elsevier. España. pág.113 (4) Rang y Dale. (2008) Farmacología. Sexta Edición. Elsevier. España.pág.118-120 (5) MENDOZA PATIÑO, N. (2008) “Farmacología Médica”. Editorial Panamericana. Pág. 92 (6) Rang y Dale. (2008) Farmacología. Sexta Edición. Elsevier. España. pág.101 (7) http://www.seup.org/seup/html/gtrabajo /manualIntoxicaciones/capitulo09.pdf. Visitado Marzo 18 2012 Otras referencias: -VELÁZQUEZ. (2008) Farmacología Básica y Clínica.18ª Edición. Editorial panamericana. Buenos aires. -http://www.dclmexico.com/espa %F1ol/salicilato_sl.pdf
