metodo stewart.pdf

Revv Es Re Espp Ane Aneste stesio sioll Re Reani anim. m. 201 2016; 6;63(4):212---219

Revi Revist sta a Espa Español ñola a de Anes Aneste tesi siolo ologí gía a y Rean Reanim imac ación ión www.elsevier.es/redar

FORMACIÓN FORMACIÓN CONTINUADA CONTINUADA

Evaluación del equilibrio ácido-base. Aportaciones del del méto método do de Stewart B. Fores-N ores-Nova ovales les a b , P. Diez Diez-F -For ores es a b y L.J. L.J. Aguile Aguilera ra-Ce -Celor lorrio rio a b ,

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˜na Servicio de Anestesiología de  Anestesiología y Reanimación, y  Reanimación, Hospital Universitario Basurto, Bilbao, Espa˜ Espana Departamento de Cirugía, Radiología y Medicina y  Medicina Física, Facultad de Facultad  de Medicina y Odontología, y  Odontología, Universidad del Universidad  del País Vasco, Leioa, Espa˜ Espana n˜a b

Recib Recibido ido el 2 de febrero de 2015; aceptado el 13 de abril de 2015 Disponible en Internet el 2 de julio de 2015

PALABRAS CLAVE

Equilibrio ácido base; Evaluación; HendersonHasselbalch; Método Stewart

KEYWORDS

Acid-base balance; Assessment; HendersonHasselbalch; Stewart’s approach

El estudio del equilibrio ácido-base (EAB), su regulación y su interpretación ha sido si do ob obje jeto to de debate desde los inicios del siglo xx. Las interpretaciones más empleadas y aceptadas acept adas están basadas en el concepto de pH introducido por Sorensen en 1909 y en la ecuación ci ón de Henderson-Hasselbalch en 1916. Desde entonces se han desarrollado nuevos conceptos destinados a completar y facilitar el entendimiento de los trastornos del EAB. A com comien ienzo zo de los anos n˜os 80 Peter Stewart puso en duda la interpretación clásica de las alteraciones del EAB y desarrolló un nuevo método. Esta innovadora visión de Stewart parece más apropiada para el estudio de los trastornos complejos del EAB que presentan los pacientes críticamente enfermos. El objetivo de este manuscrito es revisar y actualizar los conceptos básicos de la regulación dell EA de EAB, B, los métodos empleados para su evaluación, sus limitaciones y aplicaciones. © 2015 Sociedad Espa Espa˜nola n˜ola de Anestesiología, Reanimación y Terapéutica del Dolor. Publicado por Els Elsevi evier er España, S.L.U. Todos los derechos reservados. Resumen

Assessment of  acid-base balance. Stewart’s approach

The study of acid-base equilibrium, its regulation and its interpretation have been a so sour urce ce of debate since the beginning of 20th century. Most accepted and commonly used analys ana lyses es are based on pH, a notion first introduced by Sorensen in 1909, and on the HendersonHasselbalch equation (1916). Since then new concepts have been development in order to comple com plete te and make easier the understanding of acid-base disorders. Abstract

Estee art Est artícu ículo lo per perten tenece ece al Pr Progr ogram amaa de For Formac mación ión Méd Médica ica Co Contin ntinuad uadaa en Ane Aneste stesio siolog logía ía y Rean eanima imació ción. n. La eva evalua luació ciónn de las pre pregun guntas tas de este es te ar artí tícu culo lo se po podr dráá re real aliz izar ar a tr trav avés és de in inte tern rnet et ac acce cedi dien endo do al ap apar arta tado do de fo form rmac ació iónn de la si sigu guien iente te pá pági gina na we web: b:www.elsevier.es/redar www.elsevier.es/redar ∗ Autora Autora para correspo correspondenci ndencia. a. Correo Correo electróni electrónico: co: [email protected] (B. Fores-Nova Fores-Novales). les). 

http://dx.doi.org/10.1016/j.redar.2015.04.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.redar .2015.04.004 ˜nola de Aneste 0034-9 003 4-9356 356/© /© 201 20155 Socied Sociedad ad Espa Espanola Anestesio siolog logía, ía, Reanima eanimació ciónn y Terapéu erapéutic ticaa del Dolor Dolor.. Public Publicado ado por Elsevi Elsevier er España España,, S.L.U. S.L.U. Todos odos los derechos derechos reservado reservados. s.

Evaluación del equilibrio ácido-base. Aportaciones del método de Stewart

213

In the early 1980’s Peter Stewart brought the traditional interpretation of acid-base disturbances into question and proposed a new method. This innovative approach seems more suitable for studying acid-base abnormalities in critically ill patients. The aim of this paper is to update acid-base concepts, methods, limitations and applications. © 2015 Sociedad Espa˜nola de Anestesiología, Reanimación y Terapéutica del Dolor. Published by Elsevier España, S.L.U. All rights reserved.

Introducción La interpretación de las alteraciones del equilibrio ácidobase (EAB) se ha llevado a cabo tradicionalmente utilizando los análisis de la concentración de bicarbonato, completado con el uso del exceso de bases (EB) y anión gap (AG), tomando como base la ecuación de Henderson-Hasselbalch. No obstante, en numerosas ocasiones esta aproximación no permite explicar completamente la fisiopatología de los desórdenes de los pacientes críticamente enfermos que presentan trastornos complejos del EAB, en los que coexisten diferentes causas de acidosis y en los que se a˜nade un componente de alcalosis debido a la hipoalbuminemia que frecuentemente padecen y que enmascara la intensidad de la acidosis. El principal objetivo de cualquier enfoque sobre el EAB debe ser ayudar a los clínicos a establecer el diagnóstico y tomar decisiones terapéuticas correctas y acertadas. El modelo propuesto por Stewart modifica las interpretaciones fisiopatológicas de las enfermedades que generan los trastornos del EAB y el mecanismo por el que determinados tratamientos afectan a este equilibrio. Mediante este nuevo método, basado en una interpretación fisicoquímica, se consiguen explicar alteraciones que resultan confusas a la luz de las teorías clásicas y que con esta nueva visión pueden ser correctamente diagnosticadas y tratadas etiológicamente. En esta revisión se pretende actualizar los conceptos básicos de la regulación del EAB, revisar los métodos empleados para su evaluación y exponer la teoría de Stewart y sus aplicaciones.

Fisiología y regulación del equilibrio ácido-base La concentración de iones hidrógeno dentro del plasma y de otras soluciones acuosas del organismo humano es una variable estrechamente regulada. Los valores normales se encuentran entre 36-43 nmol/l. Este control es necesario debido al poderoso efecto que estos iones tienen sobre la función celular, particularmente a través de las alteraciones en la estructura proteica1 . La medida actual de la concentración de hidrogeniones es la medición del pH. En una persona sana, el pH sanguíneo varía dentro de márgenes muy estrechos: 7,40 ± 0,02. El metabolismo celular del organismo produce alrededor de 70 mmol/día de hidrogeniones, pero en condiciones fisiológicas, la concentración de protones permanece

estable gracias a varios sistemas de regulación2 . Uno, de tipo fisicoquímico y de acción inmediata, es el de los sistemas de amortiguación plasmáticos y globulares; pero el tampón extracelular más importante es el ion bicarbonato, que se combina con el ion hidrógeno para generar ácido carbónico (CO3 H2 ) que a su vez se disocia en agua y CO2 . Cuatro órganos, el pulmón, el hígado, el músculo y el ri˜nón, pueden actuar como sistemas de amortiguación, gracias a determinadas vías metabólicas. Los 2 órganos considerados clásicamente como implicados en la eliminación de los iones hidrógeno son el pulmón y el ri˜nón. La vía respiratoria que depura el ácido volátil CO2 es un sistema abierto. Cuando se incrementa la concentración de iones hidrógeno o de CO2 , se produce un aumento de la ventilación alveolar por minuto3 . Este sistema es mayoritario desde el punto de vista cuantitativo y depende de la oxidación completa de los aniones en el ciclo de Krebs. Las fuentes de ácidos no volátiles incluyen el metabolismo de la metionina y cisteína de las proteínas de la dieta y el metabolismo incompleto de hidratos de carbono y grasas. La eliminación de los iones hidrógeno producidos en el metabolismo de los aminoácidos se efectúa por los ri˜nones, a través de la formación de urea o de ion amonio, al mismo tiempo que se elimina un protón en forma de acidez titulable y se regenera un ion bicarbonato2,4 . El mecanismo de acidificación renal consta de 3 funciones: 1) reabsorción de fosfato, 2) producción de CO3 H2  y 3) secreción de hidrogeniones desde las células tubulares renales de acuerdo a la teoría de intercambio iónico. Cada uno de estos mecanismos tiene una limitación para la cantidad de ácido que puede excretar ya que los 2 primeros dependen de la cantidad de ácido filtrado y el tercero es dependiente de la cantidad de ácido que las células tubulares secretan; por lo tanto, los 3 funcionan de forma conjunta5,6 . En cuanto al transporte del bicarbonato, este depende directamente de la tasa de filtración glomerular, haciendo el umbral renal independiente de la formación. Finalmente, existe una relación importante entre el transporte de bicarbonato y la excreción de ácido ya que durante la acidosis la excreción de ácido titulable varía inversamente con la cantidad de bicarbonato administrado; existe competencia a nivel de túbulo distal entre reabsorción de bicarbonato y eliminación de hidrogeniones. Esta es la base de la fisiología renal ácido-base moderna7 . No obstante, este concepto clásico de regulación renal única ha sido sustituido en la actualidad por una visión más moderna de funcionamiento integrado por varios órganos y sistemas: muscular, hepático y renal8,9 . El hígado

214 Tabla 1

B. Fores-Novales et al. Comparación de parámetros

Descriptivo

Semicuantitativo

Cuantitativo

Henderson-Hasselbalch

Exceso de bases

pCO2 Ácidos fijos: H+

pCO2 Buffer base

CO3 HAnión Gap

EBS

Fisicoquímico Stewart pCO2 SID ATOT SIG

participa en la neutralización de las bases fuertes generadas en el catabolismo de los aminoácidos a través del ciclo de la ureogénesis. El músculo esquelético, que es el productor de la mayor parte de glutamina, permite la transferencia de iones amonio sin consumo paralelo de bicarbonato. Sin embargo, la eliminación final de este amonio solo puede hacerse mediante su metabolismo en el ri˜nón, en el que la glutamina se hidroliza a glutamato más amonio en las células tubulares. Al contrario que el ciclo de la urea, puede considerarse que esta vía es alcalinizante, ya que permite la eliminación neta de amonio sin consumo de bicarbonato. Aunque el hígado dispone del material enzimático necesario para la síntesis de glutamina, es probable que su participación en la regulación del pH plasmático a través de esta vía sea modesta, en comparación con la del músculo9,10 .

Métodos de interpretación de las alteraciones del equilibrio ácido-base Los mecanismos responsables del EAB local, regional y sistémico son todavía parcialmente conocidos y entendidos; existe controversia en la literatura a cerca de qué métodos deberían ser empleados para comprenderlos perfectamente. La mayor parte de la polémica viene determinada porque a menudo no se han aplicado las reglas estrictas de la causalidad para entender el EAB. Los métodos, que son clínicamente útiles, se han empleado para comprender la fisiología sin estar sujetos al apropiado rigor científico. Los cambios en la concentración de bicarbonato han sido asumidos como responsables de las alcalosis o acidosis metabólicas. El fallo en establecer la causa ha llevado a numerosas nociones incorrectas en la fisiología ácido-base y alimentado a˜nos de debate al respecto11,12 . Existen 3 grandes métodos para cuantificar y describir los desórdenes ácido-base: los tradicionales o clásicos, también denominados descriptivos, que a su vez se dividen en 2, que son: el de Henderson-Hasselbalch (descriptivo) y el de EB que se considera por algunos autores semicuantitativo; y el denominado cuantitativo, fisicoquímico o de Stewart13 (tabla 1). Henderson-Hasselbalch

El enfoque tradicional de Henderson-Hasselbalch, próximo a la definición de ácido de Bronsted y Lowry (ácido: sustancia capaz de donar un protón, un ion hidrógeno), se basa en la aplicación de la ley de acción de masas en equilibrio del CO2

Efectores Variables derivadas

y en la relación existente entre las variaciones del bicarbonato plasmático y la concentración de ácidos fuertes14,15 . Desde que Hasselbalch adaptó la ecuación de Henderson a la noción de pH de Sorenson, se ha empleado la siguiente ecuación para entender la relación entre las variables ácidobase respiratoria y metabólica: pH = pKa+log10 [CO3 H- ] / (0,03 × pCO2 ) La ecuación de Henderson-Hasselbalch permite clasificar los trastornos de acuerdo al tipo primario de ácido que se encuentre elevado o disminuido. Con el tiempo, la fisiología se sobreimpone a la simple química y la relación entre la pCO2 y la concentración de bicarbonato se altera para intentar minimizar las alteraciones del pH. En condiciones de equilibrio, la cantidad de ácidos excretados y la de bicarbonatos producidos por el ri˜nón es igual a la producción metabólica de protones, lo que permite mantener el pH. La pérdida de este equilibrio es causa de acidosis o alcalosis. Según este concepto, los cambios del pH se deben a las variaciones de los bicarbonatos plasmáticos (alteración metabólica) o de la pCO2  (alteración respiratoria). Es muy importante entender lo que la ecuación de Henderson-Hasselbalch no dice. En primer lugar, no permite discernir la severidad del trastorno del componente metabólico de manera análoga a como lo hace con el componente respiratorio. Cuando hay una acidosis respiratoria, el incremento de la pCO2 cuantifica el desarreglo incluso si el trastorno es mixto. Sin embargo, el componente metabólico solo puede ser estimado aproximadamente por el cambio en la concentración de bicarbonato. En segundo lugar, esta ecuación no aporta datos sobre otros ácidos distintos del carbónico16 . Por lo tanto, a pesar de su exactitud matemática, la ecuación de Henderson-Hasselbalch no tiene en consideración: 1) la dependencia matemática existente entre los bicarbonatos y la pCO2 . La concentración total de CO2  y por tanto la de bicarbonato está determinada por la pCO2 , que a su vez es un balance entre la ventilación alveolar y la producción de CO2 . La concentración de bicarbonato no puede ser regulada independientemente de la pCO2 y estará siempre incrementada cuando exista un aumento de esta última. 2) La presencia de amortiguadores no volátiles y distintos del bicarbonato, tales como las proteínas plasmáticas. 3) La intervención de los ácidos débiles como fosfato y albuminado.

Evaluación del equilibrio ácido-base. Aportaciones del método de Stewart La relación entre CO2 y bicarbonato proporciona una guía clínica útil para ayudar al clínico en el descubrimiento de la etiología de un desorden ácido-base. Pero para entender cómo el pH y la concentración de bicarbonato son alterados independientemente de la pCO2 , hay que mirar más allá de Henderson-Hasselbalch17 . Exceso de bases

Para solventar el problema de la ecuación de HendersonHasselbalch para cuantificar el componente metabólico se han ideado varios métodos. En 1948, Singer y Hastings propusieron el término de base tampón (buffer base, BB) para definir la suma de bicarbonato más los tampones ácidos débiles no volátiles (A− )18 . Un cambio en la BB se correspondería con un cambio en el componente metabólico. Los métodos para calcular la variación de la BB fueron expuestos por algunos investigadores19 y posteriormente revisados por otros20---22 hasta llegar a la metodología del EB. El EB se define como la cantidad de ácido o base fuertes, expresada en mEq, necesaria para mantener el pH en un valor de 7,40, la sangre oxigenada y una temperatura de 37 ◦ C con una pCO2 de 40 mmHg23,24 . Se calcula multiplicando la desviación del bicarbonato desde una media de 22,9 por un factor de 1,220 . Aunque este cálculo es bastante exacto in vitro, aparece cierta inexactitud cuando se aplica in vivo ya que el EB cambia con modificaciones en la pCO2 25 . El EB sigue siendo una medición in vitro que no tiene en cuenta la continuidad entre los compartimentos vascular e intersticial, cuya capacidad de amortiguación es menor, por lo que tiende a sobrevalorar el EB. Para soslayar este problema se propuso calcular el EB estándar (EBS), en el que se asume una concentración de hemoglobina de 5 g/dl, considerada como la concentración que tendría la hemoglobina si se distribuyera en el mismo volumen que el bicarbonato. Para sustentar esta modificación se argumenta que el espacio extracelular completo está implicado en el EAB ya que los fluidos se desplazan a través de los vasos sanguíneos y linfáticos mezclándose constantemente26 . En consecuencia, el valor del EBS cuantifica el cambio del componente metabólico del estado ácido-base in vivo. Sin embargo, el enfoque del EB no soluciona una de las limitaciones asociadas al uso de la ecuación de HendersonHasselbalch que es conocer los mecanismos metabólicos del EAB y no permite distinguir entre las variaciones de los ácidos débiles y los ácidos fuertes. Otra limitación reconocida de los enfoques tradicionales es su incapacidad para diferenciar posibles causas de acidosis metabólica. Hay un beneficio clínico en identificar estas causas ya que facilitan el diagnóstico y tratamiento de las enfermedades que lo provocan. El concepto de AG se desarrolló para este propósito. Deriva del principio de electroneutralidad, según el cual la suma de cargas positivas (cationes) es igual a la de las negativas (aniones) y se calcula como: «

»

«

AG =

Na+ + K+



  

»

- ([Cl- ] + [CO3 H- ])

El valor resultante es normalmente positivo (12 ± 2 mEq/l) y refleja aniones que no se tienen en cuenta en la expresión anterior, como proteínas, fosfatos,

215

sulfatos27 y otros aniones no identificados28 . Este parámetro se utiliza en el enfoque clásico de Henderson-Hasselbalch como marcador de las acidosis metabólicas y permite distinguir las acidosis metabólicas con AG elevado (u orgánicas) y las hiperclorémicas con AG normal (minerales). Publicaciones posteriores a su introducción aluden a potenciales factores de confusión que pueden limitar su utilidad29 . El AG está sujeto a límites de interpretación. Particularmente importante en los pacientes críticamente enfermos es la concentración de proteínas plasmáticas, ya que una reducción en la albúmina plasmática resulta en una disminución del valor normal esperado del AG30,31 . Para evitar este error, Figge et al.32 propusieron corregir el valor del AG teniendo en cuenta la albuminemia, de acuerdo a la siguiente fórmula, asumiendo un valor normal de albúmina de 40 g/l: Anió n gapcorregido = Anión gapcalculado +0

,

25 40 − albúmina calculado





Toda variación de la natremia no asociada a una variación de la cloremia de la misma magnitud puede modificar también el AG, con independencia de las modificaciones de los ácidos orgánicos. El modelo de Stewart

A finales de los a˜nos 70 y principios de los 80, Peter Stewart, fisiólogo canadiense, puso en duda la interpretación clásica de las alteraciones del EAB, basándose en las definiciones de ácido de Arrhenius (ácido como una sustancia que cuando se disuelve en agua produce un incremento de los iones hidrógeno33 ), y alejándose de los conceptos propuestos por Bronsted y Lowry. Según el propio Stewart, la razón por la que se interesó por el estudio de la fisiología ácido-base era que encontraba las teorías centradas en el bicarbonato confusas e inadecuadas para responder a la pregunta ¿Qué es lo que determina la concentración de iones hidrógeno en una solución? . El autor estaba seguro de que esta era la primera pregunta a responder. En 1973 consiguió resolver la cuestión con una respuesta sencilla: el agua34 . Este nuevo acercamiento al estudio del EAB se denomina enfoque fisicoquímico o concepto electroquímico porque emplea principios fundamentales físicos y químicos aplicables a soluciones progresivamente complejas para obtener variables que determinen realmente la concentración de hidrógeno. Con la introducción de la teoría de Stewart la comprensión del EAB dio un giro importante. La diferencia más importante es que, en esta nueva visión del universo ácidobase, los iones hidrógeno y los iones bicarbonato no son variables independientes, sino determinadas por otros factores. Los cambios en el pH no son el resultado de la generación o eliminación de estos iones  per  se , sino el resultado de cambios en otras variables. El centro del universo no es el hidrógeno y el bicarbonato, sino la molécula de agua. Según esta nueva perspectiva, las variaciones del pH plasmático dependen del grado de disociación del agua «

»

«

»

«

»

«

»

216 plasmática, que a su vez, obedece a la relación simultánea de 3 principios fisicoquímicos fundamentales35 : - El principio de electroneutralidad: en soluciones acuosas en cualquier compartimento, la suma de iones cargados positivamente debe ser igual a la suma de los iones cargados negativamente. - Ley de conservación de masas: la cantidad de una sustancia permanece constante a menos que sea a˜nadida, generada, eliminada o destruida. La importancia es que la concentración total de una sustancia parcialmente disociada es la suma de las concentraciones de sus formas disociada y no disociada. - El equilibrio de disociación electroquímica: implica que todas las sustancias parcialmente disociadas deben cumplir la ley de acción de masas en todo momento. Usando estos principios fisicoquímicos Stewart propuso un estudio de la fisiología ácido-base que presentaba una fuerte relación con los enfoques de Peters y van Slyke36 y de Singer y Hastings18 . El modelo de Stewart37,38 tiene 3 variables independientes: 1) pCO2 , 2) diferencial de iones fuertes (SID) y 3) concentración de ácidos débiles totales [ATOT]. Las concentraciones de hidrógeno y bicarbonato son dependientes de estos 3 factores, en asociación con las constantes de disociación de los ácidos débiles y el agua. Los 2 iones fuertes más importantes en plasma son el sodio y el cloro. El ácido débil más relevante es la albúmina, con un efecto menor ejercido por el fosfato37---39 . En conclusión, las variaciones del pH dependen del grado de disociación del agua plasmática (H+ , OH− ), que es la fuente productora de iones hidrógeno y a su vez este grado de disociación depende de 3 variables independientes: SID, [ATOT] y pCO2 . Cómo afectan las 3 variables independientes al pH

 pCO2 . La producción de CO2 por el organismo es de 15.000 mmol/día; la eliminación de este ácido volátil es dependiente de la ventilación alveolar regulada a su vez por el centro respiratorio que trabaja en respuesta a distintos estímulos: pO2 , pH, pCO2 , ejercicio, ansiedad, etc. Cuando la eliminación es inadecuada con respecto a la producción se produce un incremento de pCO2 40 . Un incremento de [CO2 ] en solución acuosa produce una disminución en la [OH− ] que provocará acidosis por disminución del pH (acidosis respiratoria)41 . También se generará una elevación de la concentración de hidrogeniones y bicarbonato de acuerdo a la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Este cambio en la concentración de bicarbonato está mediado por un equilibrio químico y no por una adaptación sistémica. De la misma manera, este incremento no tampona la concentración de hidrogeniones. No se produce cambio en el EBS16 . Electrólitos. El plasma contiene numerosos iones. Los iones se clasifican por su carga, en negativos (aniones) y positivos (cationes), y por su tendencia a disociarse en soluciones acuosas. Los iones que se disocian completamente se

B. Fores-Novales et al. denominan iones fuertes como sodio, potasio, calcio, magnesio y cloro, para distinguirlos de los denominados iones débiles (albúmina, fosfato, bicarbonato) que pueden existir en forma cargada y forma no cargada. Algunos iones como el lactato están casi completamente disociados y se consideran como iones fuertes en condiciones fisiológicas. En el plasma sanguíneo los cationes fuertes sobrepasan numéricamente a los aniones fuertes. La diferencia entre la suma de todos los cationes fuertes y todos los aniones fuertes es lo que se denomina SID. El SID tiene un poderoso efecto electroquímico sobre la disociación del agua, y por lo tanto, sobre la [H+ ]. A medida que el SID se eleva, el hidrógeno, un catión débil, disminuye y consecuentemente el pH aumenta para mantener la electroneutralidad; y viceversa. En los humanos sanos, el valor del SID plasmático está entre 40 y 42 mEq/l, aunque es a menudo bastante diferente en pacientes críticamente enfermos. De acuerdo con el principio de electroneutralidad el plasma sanguíneo no puede estar cargado; por lo que las cargas negativas que tienen que contrabalancear el SID provienen del CO2 , de los ácidos débiles y una muy peque˜na cantidad del ion hidroxilo. A pH fisiológico, la contribución de este último es tan peque˜na (del rango de nanomoles) que puede ser ignorada. El SID, a efectos prácticos, se puede calcular como: SIDa = Na+ +K+ +Ca2+ +Mg2+ - (Cl- +Lactato)





A esto se denomina SID aparente (SIDa). Para compensar el valor positivo del SIDa utilizamos la suma de CO2 y ácidos débiles, a lo que se denomina SID efectivo (SIDe), y se calcula: SIDe

=



2,46 × 10-8

pCO2 /10-pH + [alb (gr/l)]

  ×

×  (0,123 × pH-0,631) +



PO4(mmol/l)





×  (0,309 × pH-0,469)

El valor está entre 40 y 42 mEq/l17,42,43 . El plasma sanguíneo puede contener aniones indeterminados (sulfatos, cetonas, malatos )44 ; en los individuos sanos el SIDa y el SIDe son prácticamente idénticos, pero la mínima diferencia entre ambos representa esos aniones indeterminados. A esto es a lo que se denomina Strong Ion Gap (SIG) y se calcula: . . .

SIG = SIDa - SIDe Los valores normales del SIG son 0 ± 2 mEq/l45 .  Ácidos débiles. Es el tercer determinante de la [H+ ]. Los ácidos débiles son mayoritariamente proteínas (predominantemente albúmina) y fosfatos, y contribuyen con sus cargas a mantener el principio de electroneutralidad. El ATOT es una variable independiente, ya que su valor no es determinado por ninguna otra variable. La identificación de ATOT como la tercera variable independiente del EAB ha llevado a algunos autores a sugerir que existe un tercer tipo de desorden ácido-base46 . Además de alcalosis y acidosis respiratoria y metabólica habría también acidosis y alcalosis debidas a anormalidades en ATOT. La pérdida de ATOT desde el plasma es un proceso alcalinizante. No hay evidencia de que

Evaluación del equilibrio ácido-base. Aportaciones del método de Stewart Tabla 2

Parámetros utilizados en las diferentes teorías

Parámetros utilizados

Teorías clásicas

Teoría de Stewart

EB (exceso de bases) EBS (exceso de bases estándar) AG (anión gap) AGcorregido (anión gap corregido según niveles de albúmina)

SIDa (diferencial de aniones fuertes) SIDe (suma CO2 + ácidos débiles) SIG (diferencia entre SIDa y SIDe) ATOT (concentración de ácidos débiles totales: disociados y no disociados)

Ventajas y limitaciones de las teorías para interpretación del EAB Tabla 3

Ventajas Teoría de Stewart Diferencia tipos de acidosis metabólicas Detecta aniones indeterminados Evita enmascaramientos en trastornos complejos Teorías clásicas Fácil interpretación

el organismo regule esta variable para mantener el balance ácido-base. En la tabla 2 se describen los parámetros utilizados en las diferentes teorías. De todo lo expuesto anteriormente se deduce que el pH disminuye cuando: - pCO2  aumenta - SIDa disminuye - ATOT aumenta De igual manera, cabría se˜nalar que el pH aumenta cuando: - pCO2  disminuye - SIDa aumenta - ATOT disminuye La alteración de una o más de las variables independientes provoca los desórdenes ácido-base. El ajuste de estas variables independientes es la esencia de las intervenciones terapéuticas, ya que ninguna de las variables dependientes (iones hidrógeno y bicarbonato) puede ser alterada primaria o individualmente. De acuerdo con la teoría de Stewart una alcalosis metabólica provocada por una pérdida importante de secreciones gástricas, se entiende generada por una disminución de cloro que aumenta el SIDa, en vez de una pérdida de hidrogeniones47 . En la misma línea se explican las acidosis desarrolladas como consecuencia de pérdidas de contenido intestinal en las que se elimina proporcionalmente más sodio que cloro, y en las que la variación del bicarbonato es secundaria a un descenso del SIDa, y lo mismo cabría decir sobre los desequilibrios generados por enfermedades renales. Es importante subrayar que con el enfoque clásico no pueden identificarse las alteraciones del EAB inducidas por disnatremias. En cuanto al efecto de determinadas actuaciones terapéuticas, las acidosis hiperclorémicas provocadas por administración masiva de fluidos isotónicos se explican al generar un aumento de cloro mayor proporcionalmente que el de sodio, y de esta forma ocasionan una disminución del SIDa48 . Por otro lado, la corrección de una acidosis metabólica con bicarbonato sódico mejora y corrige el pH por

217

Limitaciones - Necesidad de cálculos no directos

- Dependencia matemática entre CO3 H y pCO2 - No diferencia severidad de trastornos metabólicos - No aporta datos sobre ácidos diferentes del carbónico - No tiene en consideración proteínas plasmáticas ni fosfatos

aumento en la concentración de sodio que incrementa el SIDa y no por elevación de bicarbonato. Otra alteración infravalorada en la mayoría de los casos es el efecto sobre el pH de la hipoalbuminemia, que provoca un efecto alcalinizante46 frecuentemente mal interpretado y despreciado, que enmascara en muchas ocasiones acidosis metabólicas de intensidad mayor a la traducida por los enfoques clásicos. En otras ocasiones se han visto, en pacientes críticos, hiperlactacidemias severas con valores normales de pH, bicarbonato y EB, por tener asociada una alcalosis hipoclorémica49 . Los aniones no medibles son una fuente de acidosis inexplicadas en pacientes críticamente enfermos; principalmente en cuadros de sepsis o enfermedad hepática o renal grave50 . Con el método de Stewart, esto se pondría de manifiesto por una elevación del SIG. En la tabla 3 se resumen las ventajas y limitaciones de las teorías clásicas y de Stewart.

Conclusiones El nuevo modelo de Stewart permite una interpretación más correcta de las alteraciones metabólicas principalmente en los trastornos complejos y mixtos del EAB. El concepto de Stewart permite reajustar en los pacientes críticos ciertos diagnósticos que parecen incomprensibles desde la perspectiva simple clásica, evitando el enmascaramiento de las acidosis metabólicas en presencia de hipoalbuminemia e hipocloremia, diferenciando las causas de las mismas y detectando las provocadas por aumento de aniones indeterminados. En conclusión, la evaluación de las alteraciones del EAB de los pacientes críticos que presentan trastornos complejos y/o mixtos utilizando el método de Stewart es fisiopatológicamente más exacta.

218

B. Fores-Novales et al.

Conflicto de intereses Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

Bibliografía 1. Mathews CK, van Holde KE, Athern KG. Biochemistry. 3rd ed. San Francisco, California: Benjamin-Cummings; 1999. 2. Narins RG. Acid-base disorders: Definitions and introductory concepts. En: Maxwell MH, Kleeman CR, Narins RG, editores. Clinical disorders of fluid and electrolyte metabolism. New York: Mac Graw Hill; 1998. p. 279---96. 3. Widdicombe J, Davies A. Respiratory physiology. London: Edward Arnold; 1994. 4. Leverve X, Barnoud D, Guignier M. Bases physiopathologiques du traitement des acidoses métaboliques: place du bicarbonate. In: Societe Francaise dA´ nesthésie et de Réanimation ed. Conférences d´actualisation. París: Elsevier; 1996. p. 623---36. 5. Pitts RF, Alexander RS. The nature of the renal tubular mechanism for acidifying the urine. Am J Physiol. 1945;144: 239---54. 6. Pitts RF, Lotspeich WD. Bicarbonate and the renal regulation of acid-base balance. Am J Physiol. 1946;147:138---74. 7. Giebisch G. Two classic papers in acid-base physiology: Contributions of R.F. Pitts, R.S. Alexander, and W.D. Lotspeich. Am J Physiol. 2004;287:F864---5. 8. Cohen RD. The liver and acid-base regulation. En: Arieff AI, DeFronzo F, editores. Fluid, electrolyte and acid-base disorders. New York: Churchill Livingstone; 1995. p. 777---90. 9. Haussinger D, Gerok W. Hepatic urea synthesis and pH regulation: Role of CO2 , HCO3 , pH and the activity of carbonic anhydrase. Eur J Biochem. 1985;152:381---6. 10. Atkinson DE, Camien MN. The role of urea synthesis in the removal of metabolic bicarbonate and the regulation of blood pH. Curr Top Cell Regul. 1982;21:261---302. 11. Severinghaus J. Siggaard-Andersen and the Great Transatlantic Acid-Base Debate . Scand J Clin Lab Invest Suppl. 1993;214:99---104. 12. Worthley L. Strong ion difference: A new paradigm or new clothes for the acid-base emperor. Crit Care Resusc. 1999;1:211---4. 13. Kellum JA. Clinical review: Reunification of acid-base physiology. Crit Care. 2005;9:500---7. 14. Madger S. Pathophysiology of metabolic acid-base disturbances in patiens with critical illness. En: Ronco C, Bellomo R, editores. Critical care nephrology. Dordrecht: Kluwer Academic Publisher; 1998. p. 279---96. 15. Narins RG, Kupin W, Faber MD, Goodkin DA, Dunfee DP. Pathophysiology, classification, and therapy of acid-base disturbances. En: Arieff AI, DeFronzo RA, editores. Fluids, electrolytes and acid-base disorders. New York: Churchill Livingstone; 1995. p. 105---98. 16. Kellum JA. Determinants of blood pH in health and disease. Crit Care. 2000;4:6---14. 17. Ichai C, Massa H, Hubert S. Alteraciones del equilibrio ácidobase en el adulto. EMC Anestesia-Reanimación. 2007;33:1---19. Elsevier Masson. 18. Singer RB, Hastings AB. An improved clinical method for the estimation of disturbances of the acid-base balance of human blood. Medicine (Balt). 1948;27:223---4. 19. Astrup P, Jorgensen K, Siggaard-Andersen O, Engel K. Acid-base metabolism: New approach. Lancet. 1960;1:1035---9. 20. Siggaard-Anderson O. The acid-base status of the blood. 4th ed Copenhagen: Munskgaard; 1974. 21. Grogono AW, Byles PH, Hawke W. An in vivo representation of acid-base balance. Lancet. 1976;2:499---500. «

»

22. Severinghaus JW. Acid-base balance nomogram: a BostonCopenhagen détente. Anesthesiology. 1976;45:539---41. 23. Kofstad J. Base excess: A historical review-has the calcualtion of base excess been more standardised the last 20 years? Clin Chim Acta. 2001;307:193---5. 24. Schlichtig R. [Base excess] vs [strong ion difference]. Which is more helpful? Adv Exp Med Biol. 1997;411:91---5. 25. Prys-Roberts C, Kelman GR, Nunn JF. Determinants of the in vivo carbon dioxide titration curve in anesthesied man. Br J Anesth. 1966;38:500---9. 26. Schlichtig R:. Acid-base balance (quantification). En: Grenvik A, Schoemaker PK, Ayers S, Holbrook PR, editores. Textbook of critical care. Philadelphia, PA: WB Saunders Co; 1999. p. 828---39. 27. Emmet M, Narins RG. Clinical use of anion gap. Medicine. 1977;56:38---54. 28. Gabow PA, Kaehny WD, Fennessey PV, Goodman SI, Gross PA, Schrier RW. Diagnostic importance of an increased serum anion gap. New Engl J Med. 1980;303:854---8. 29. Salem MM, Mujais SK. Gaps in the anion gap. Arch Intern Med. 1992;152:1625---9. 30. Kraut JA, Madias NE. Approach to patients with acid-base disorders. Respir Care. 2001;46:392---403. 31. Giunti C, Ichai C, Grimaud D. Acidoses et alcaloses métaboliques. En: Pourriat JL, Martin C, editores. Précis de réanimation chirurgicale. París: Arnette; 2005. p. 662---78. 32. Figge J, Jabor A, Kazda A, Fencl V. Anion gap and hipoalbuminemia. Crit Care Med. 1998;26:1807---10. 33. Astrup P, Severinghaus JW. The history of blood gasses, acids and bases. Copenhagen: Munksgaard; 1986. 34. Stewart PA. The simplest acid-base system: Pure water. En: Kellum JA, Elbers PGW, editores. Stewart’s testbook of acidbase. 2nd ed. Amsterdam: Lulu Enterprises; 2009. 35. Guggenheim EA. Thermodynamics, an advanced treatment for chemists and physicists. Amsterdam: North Holland Publishing Company; 1957. p. 372---3. 36. Peters J, van Slyke D. Quantitative clinical chemistry. Baltimore, MD: Williams and Wilkins; 1931. 37. Stewart PA. Modern quantitative acid-base chemistry. Can J Physiol Pharmacol. 1983;61:1444---61. 38. Stewart PA. How to understand acid-base. En: Stewart PA, editor. A quantitative acid-base primer for biology and medicine. New York: Elsevier; 1981. p. 1---286. 39. Gilfix BM, Bique M, Magder S. A physical chemical approach to the analysis of acid-base balance in the clinical setting. J Crit Care. 1993;8:187---97. 40. Gattinoni L, Lissoni A. Respiratory acid-base disturbances in patients with critical illness. En: Ronco C, Bellomo R, editores. Critical care nephrology. Dordrecht, The Netherlands: Kluver Academic Publishers; 1998. p. 297---312. 41. Rinaldi S, de Gaudio AR. Strong ion difference and strong ion gap: The Stewart approach to acid base disturbances. Curr Anaest Crit Care. 2005;16:395---402. 42. Antonini B, Piva S, Paltenghi M, Candiani A, Latronico N. The early phase of critical illness is a progresive acidic state due to unmeasured anions. Eur J Anaesthesiol. 2008;25: 566---71. 43. Wilkes P. Hypoproteinemia, strong ion difference and acidbase status in critically ill patients. J Appl Physiol. 1998;84: 1740---8. 44. Figge J, Mydosh T, Fencl V. Serum proteins and acid-base equilibria: A follow up. J Lab Clin Med. 1992;120:713---9. 45. Kellum JA, Kramer DJ, Pinsky MR. Strong ion gap: A methodology for exploring unexplained anions. J Crit Care. 1995;10: 51---5. 46. Fencl V, Leith DE. Stewart’s quantitative acid-base chemistry: Applications in biology and medicine. Respir Physiol. 1993;91:1---16.

Evaluación del equilibrio ácido-base. Aportaciones del método de Stewart 47. Kellum JA. Acid-base physiology in the post-Copernican era. Curr Opin Crit Care. 1999;5:458---63. 48. Scheingraber S, Rehm M, Sehmisch C, Finsterer U. Rapid saline infusión produces hypercloremic acidosis in patients undergoing gynecologic surgery. Anesthesiology. 1999;90: 1265---70.

219

49. Tuhay G, Pein MC, Masevicius FD, Kutscherauer DO, Dubin A. Severe hyperlactatemia with normal base excess: A quantitative analysis using conventional and Stewart approaches. Crit Care. 2008;12. R66:1-LR:-L66. 50. Kellum JA, Bellomo R, Kramer DL, Pinsky MR. Hepatic anion flux during acute endotoxemia. J Appl Physiol. 1995;78:2212---7.