La fisiopatología de todos los trastornos electrolíticos se encuentra profundamente enraizada en los principios fundamentales del agua corporal total y su distribución a través de los compartimentos de líquidos del cuerpo humano. El agua total en el cuerpo se distribuye principalmente en dos compartimentos: el intracelular, que representa aproximadamente dos tercios del total de agua corporal, y el extracelular, que comprende el otro tercio, subdividido en el líquido intersticial, el plasma sanguíneo y pequeñas fracciones en espacios transcelulares. La correcta distribución y el equilibrio de líquidos en estos compartimentos son cruciales para el funcionamiento adecuado de las células, tejidos y órganos del cuerpo.
Cuando se presentan trastornos electrolíticos, tales como alteraciones en los niveles de sodio, potasio, calcio o cloro, estos desequilibrios reflejan perturbaciones en la homeostasis de los líquidos corporales. Las concentraciones de electrolitos son determinadas en gran parte por la cantidad de agua que rodea a cada ion y, por lo tanto, las alteraciones en la distribución del agua entre los compartimentos extracelulares e intracelulares pueden inducir desequilibrios electrolíticos. Además, los trastornos en los mecanismos que regulan la homeostasis del agua, como la función renal, la liberación de hormonas como la vasopresina (hormona antidiurética) y la respuesta a cambios en la osmolaridad, son fundamentales para el origen de muchos trastornos electrolíticos.
Para una evaluación adecuada y tratamiento de los trastornos de líquidos y electrolitos, es esencial la interpretación cuidadosa de los resultados de los análisis de suero y orina, los cuales proporcionan información sobre la concentración de diversos electrolitos y su distribución. Estos análisis deben ser considerados en el contexto de la historia clínica del paciente, que incluye no solo los antecedentes médicos relevantes, sino también las condiciones que podrían alterar el equilibrio de líquidos y electrolitos, como enfermedades renales, desórdenes hormonales, estados de deshidratación, y la administración de medicamentos que afectan el equilibrio hídrico o electrolítico.
Aunque el examen físico ha sido tradicionalmente el pilar para evaluar el estado de volumen de un paciente, el enfoque clásico presenta limitaciones notorias. La evaluación del volumen de líquidos mediante la inspección y palpación física del paciente, por ejemplo, al medir la turgencia de la piel, la presencia de edema o la presión venosa central, puede ser imprecisa, especialmente en situaciones clínicas complejas o en pacientes con características particulares, como aquellos con sobrepeso o con enfermedades crónicas que alteran la distribución del agua. Además, la detección temprana de cambios en el volumen intravascular, que son cruciales para un diagnóstico adecuado de trastornos del volumen, puede ser difícil solo con examen físico.
En este sentido, el uso de herramientas complementarias, como los análisis de laboratorio de sangre y orina, la medición precisa de la presión venosa central, y las tecnologías de imagen avanzadas, han permitido una mejor comprensión y evaluación del estado de volumen del paciente, superando en muchos casos las limitaciones del examen físico directo. Estas herramientas proporcionan datos objetivos que, junto con una historia clínica detallada y una exploración física bien realizada, permiten al médico tomar decisiones más informadas sobre el tratamiento y manejo de los trastornos electrolíticos.
Distribución de agua corporal y fluidos
El agua corporal total depende de las proporciones relativas de masa muscular y grasa en el cuerpo. Generalmente, se estima que el agua total en el cuerpo representa aproximadamente el 50% del peso corporal en las mujeres y el 60% en los hombres. Esta diferencia se debe a que, en promedio, las mujeres tienen una mayor proporción de grasa en relación con su peso corporal en comparación con los hombres. A medida que envejece una persona, la cantidad de agua corporal total tiende a disminuir debido a la pérdida de masa muscular que ocurre de forma natural con la edad.
El agua corporal total se distribuye en dos compartimentos principales: el intracelular y el extracelular. Aproximadamente dos tercios del agua corporal total se localiza en el compartimento intracelular, mientras que el tercio restante se distribuye en el compartimento extracelular. Este compartimento extracelular se subdivide a su vez en dos componentes: el volumen de líquido intersticial, que representa el 15% del peso corporal, y el volumen de plasma, que corresponde al 5% del peso corporal. Estos volúmenes de agua en los compartimentos intracelular y extracelular son esenciales para la homeostasis y el funcionamiento de los órganos y tejidos del cuerpo.
El contenido total de agua en el cuerpo es más fácilmente evaluado mediante la observación de los cambios en el peso corporal. Un aumento o disminución en el peso puede reflejar un cambio en la cantidad de agua en el cuerpo, lo que se traduce en variaciones en los volúmenes de los compartimentos intracelular y extracelular. Sin embargo, para evaluar más específicamente el volumen extracelular (que incluye el líquido intersticial y el plasma), se pueden utilizar métodos más directos. Por ejemplo, el examen físico puede ofrecer pistas sobre el estado de volumen extracelular a través de signos como la presión arterial, el pulso, la distensión venosa yugular o la presencia de edema periférico o central.
En algunos casos, los métodos cuantitativos de evaluación del volumen extracelular e intravascular pueden ser más complejos y requerir técnicas invasivas o no invasivas. Las evaluaciones invasivas incluyen la medición de la presión venosa central (PVC), que se realiza mediante un catéter colocado en la vena central, o la medición de la presión de cuña pulmonar, que se obtiene a través de la cateterización del corazón derecho. Por otro lado, existen métodos no invasivos, como la medición del diámetro de la vena cava inferior y la presión atrial derecha, que se pueden obtener mediante ecocardiografía superficial.
El volumen intracelular (que es el agua dentro de las células) se evalúa de manera indirecta a través de la concentración sérica de sodio. Los cambios en la concentración de sodio en el suero pueden indicar alteraciones en el volumen intracelular debido a la relación entre la osmolaridad y el volumen de agua dentro y fuera de las células. Un aumento en la concentración de sodio puede sugerir una disminución del volumen intracelular, mientras que una disminución en la concentración de sodio puede indicar un aumento de este volumen.
Electrolitos séricos
Bajo condiciones normales de salud, los electrolitos séricos son mantenidos dentro de un rango estrecho por la función renal, un proceso que constituye la homeostasis. La homeostasis de los electrolitos implica la regulación precisa de la concentración de estas sustancias en el suero sanguíneo, para asegurar el funcionamiento adecuado de los sistemas fisiológicos del cuerpo, como el equilibrio ácido-base, la función muscular, y la transmisión de impulsos nerviosos. Los riñones desempeñan un papel crucial en este proceso al filtrar y excretar electrolitos, tales como sodio, potasio, calcio y cloro, ajustando su concentración en el plasma sanguíneo según las necesidades del organismo.
Sin embargo, aunque el nivel de un electrolito en el suero puede encontrarse dentro de los valores normales, elevados o disminuidos, este no siempre refleja con precisión el contenido total del electrolito en todo el cuerpo. Esto se debe a que los electrolitos pueden desplazarse de manera dinámica entre los compartimentos intracelular y extracelular en respuesta a diversos estímulos fisiológicos o patológicos. Estos desplazamientos, a menudo impulsados por cambios en la osmolaridad o el volumen de agua corporal, pueden alterar la concentración sérica de un electrolito sin que haya una verdadera alteración en el contenido total del mismo en el organismo.
Un ejemplo común de este fenómeno es el caso del sodio, el principal catión extracelular. En situaciones como la deshidratación o la sobrecarga de líquidos, el sodio puede desplazarse entre el espacio extracelular e intracelular, lo que provoca fluctuaciones en los niveles séricos del electrolito sin necesariamente reflejar un cambio en la cantidad total de sodio en el cuerpo. En un contexto de exceso de agua, por ejemplo, el sodio puede diluirse en el plasma, resultando en una baja concentración sérica de este ion, aunque los niveles totales de sodio en el cuerpo no hayan cambiado significativamente.
Asimismo, los cambios en la concentración de otros electrolitos, como el potasio, también pueden ser influenciados por movimientos hacia y desde las células, especialmente en situaciones de acidosis o alcalosis, en las que el intercambio iónico entre el potasio y el hidrógeno se ve alterado. De esta forma, el potasio puede entrar o salir de las células en respuesta a alteraciones en el pH sanguíneo, lo que ocasiona variaciones en su concentración en el suero sin un cambio real en la cantidad total de potasio del organismo.
El fenómeno de desplazamiento de electrolitos entre compartimentos no solo puede ser provocado por cambios en la osmolaridad, sino también por alteraciones en el equilibrio ácido-base, la función renal, y la liberación de hormonas reguladoras como la aldosterona o la vasopresina. Estas hormonas juegan un papel clave en la regulación del equilibrio de agua y electrolitos en el cuerpo y pueden inducir cambios rápidos en la distribución de los electrolitos sin que necesariamente haya una alteración en los niveles globales del cuerpo.
Por lo tanto, la medición de los niveles de electrolitos séricos, aunque esencial para la evaluación clínica, debe ser interpretada con cautela. Un nivel normal, elevado o disminuido de un electrolito en el suero no necesariamente refleja el estado global del electrolito en el cuerpo, dado que los cambios en la distribución entre los compartimentos intracelular y extracelular pueden alterar la concentración sérica sin modificar sustancialmente la cantidad total de dicho electrolito. La comprensión de estos mecanismos es crucial para una adecuada interpretación de los resultados de los análisis de laboratorio y para el manejo efectivo de los trastornos electrolíticos en los pacientes.
Evaluación de la orina
La evaluación de la orina para medir la concentración de un electrolito es un procedimiento clave para determinar si los riñones están excretando o reteniendo ese electrolito en respuesta a niveles elevados o disminuidos en el suero. Dado que los riñones son órganos cruciales para el equilibrio de electrolitos en el cuerpo, su capacidad para ajustar la excreción o la reabsorción de estos iones es fundamental para mantener la homeostasis. La medición de los niveles de electrolitos en la orina puede proporcionar información valiosa sobre el estado de la función renal y su respuesta frente a desequilibrios de electrolitos.
La colección de orina durante 24 horas para evaluar la excreción diaria de electrolitos sigue siendo el estándar de oro en la evaluación del manejo renal de los electrolitos. Este método permite obtener una visión detallada sobre la cantidad total de un electrolito que los riñones han excretado en un día. Sin embargo, la recolección de orina durante un período de 24 horas puede ser un proceso incómodo y técnicamente desafiante, especialmente en pacientes con condiciones que dificultan el proceso, como aquellos con incontinencia, enfermedades neurológicas o personas de edad avanzada. Además, este enfoque requiere una estricta adhesión al procedimiento, lo que puede ser difícil en algunos entornos clínicos.
Para superar estas dificultades, se ha desarrollado un método más conveniente para evaluar el manejo renal de los electrolitos: la utilización de la excreción fraccionada (EF) de un electrolito, también conocida como FEx. La excreción fraccionada de un electrolito se calcula a partir de una muestra de orina aleatoria (de un solo punto en el tiempo) y una muestra simultánea de suero, utilizando la creatinina como marcador. El cálculo de la excreción fraccionada se realiza mediante la siguiente fórmula:
En esta fórmula, «X» representa el electrolito que se está midiendo, y las concentraciones de creatinina en el suero y la orina son utilizadas para ajustar por los cambios en el flujo urinario y asegurar que el valor obtenido sea representativo de la excreción de ese electrolito específico.
La excreción fraccionada de un electrolito proporciona una información importante sobre el comportamiento renal ante un desequilibrio electrolítico. Un valor bajo de excreción fraccionada indica que los riñones están reabsorbiendo activamente el electrolito, lo que sugiere una retención del mismo debido a la necesidad de mantener niveles adecuados en el cuerpo. Por otro lado, un valor alto de excreción fraccionada indica que los riñones están excretando el electrolito en exceso, lo que sugiere un desperdicio renal del electrolito, posiblemente como respuesta a una concentración elevada en el suero o debido a la incapacidad del riñón para reabsorberlo adecuadamente.
El uso de la excreción fraccionada ayuda a determinar si la respuesta renal es apropiada para un trastorno electrolítico específico. Por ejemplo, en un caso de hiponatremia (niveles bajos de sodio en sangre), la excreción fraccionada de sodio puede ser evaluada para saber si el riñón está conservando el sodio adecuadamente, lo que indicaría una respuesta fisiológica apropiada para corregir el desequilibrio. Si, por el contrario, se observa un valor elevado de excreción fraccionada de sodio, esto podría sugerir un trastorno renal que impide la reabsorción adecuada de sodio.
Osmolalidad sérica
La osmolalidad sérica es una medida crucial de la concentración total de solutos en el plasma, expresada en milimoles por kilogramo de solvente. Esta magnitud refleja la concentración de todas las sustancias solubles en el plasma, tanto electrolitos como no electrolitos. Aunque a menudo se utilizan de manera intercambiable en medicina clínica, la osmolalidad y la osmolaridad son conceptos distintos. La osmolaridad se refiere a la concentración de solutos en un litro de solución, mientras que la osmolalidad mide la concentración de solutos en un kilogramo de solvente. Sin embargo, en la práctica clínica, la osmolalidad y la osmolaridad suelen correlacionarse estrechamente, especialmente en condiciones fisiológicas en las que la densidad del agua es cercana a 1 kg/L.
La osmolalidad plasmática, por lo tanto, es la concentración total de solutos en el plasma sanguíneo y normalmente se encuentra en un rango de 285 a 295 miliosmoles por kilogramo (mOsm/kg). Esta concentración no solo incluye los electrolitos más abundantes, como el sodio, sino también otros solutos no electrolitos, como la glucosa y la urea. Las diferencias en la concentración de osmoles a través de las membranas celulares generan un gradiente osmótico, lo que impulsa el movimiento de agua hacia la región de mayor osmolalidad. Este proceso, conocido como ósmosis, es fundamental para el mantenimiento del equilibrio de líquidos entre los compartimentos extracelular e intracelular del cuerpo.
Es importante señalar que no todas las sustancias que se encuentran en el plasma tienen el mismo efecto en la osmolalidad. Los osmoles efectivos son aquellos solutos que, debido a su incapacidad para atravesar fácilmente las membranas celulares, provocan un movimiento de agua a través de estas membranas. Entre estos, los electrolitos como el sodio, el cloro y el bicarbonato son ejemplos típicos. Por otro lado, sustancias como la urea y el etanol, que pueden atravesar fácilmente las membranas celulares, se consideran osmoles ineficaces, ya que no provocan cambios en la distribución del agua entre los compartimentos corporales.
Un aumento en la osmolalidad sérica, generalmente asociado con niveles elevados de solutos como el sodio, estimula mecanismos de compensación, como la sensación de sed, para promover la ingesta de agua, y la secreción de la hormona antidiurética (ADH), que actúa sobre los riñones para aumentar la reabsorción de agua y así restaurar el equilibrio osmótico. La secreción de ADH es fundamental para regular la osmolalidad plasmática al evitar la pérdida excesiva de agua a través de la orina.
La osmolalidad sérica puede estimarse mediante una fórmula que incorpora los principales contribuyentes a la osmolalidad plasmática, especialmente el sodio, la glucosa y el nitrógeno ureico en sangre (BUN, por sus siglas en inglés). La fórmula para estimar la osmolalidad es la siguiente:
Es importante destacar que para que la fórmula sea correcta, deben realizarse conversiones de las unidades: dividir la glucosa entre 18 convierte los miligramos por decilitro (mg/dL) a milimoles por litro (mmol/L), y dividir el BUN entre 2.8 convierte los miligramos por decilitro a milimoles por litro. El sodio, siendo el principal catión extracelular, se multiplica por 2 en la fórmula para tener en cuenta los aniones correspondientes, como el cloro y el bicarbonato.
Cuando existe una discrepancia superior a 10 mOsm/kg entre la osmolalidad medida y la estimada, se considera que hay un «gap osmótico» (brecha osmótica). Este fenómeno sugiere la presencia de osmoles no medidos, tales como etanol, metanol, isopropanol y glicol etileno, que pueden estar presentes en situaciones de intoxicación o exposición a sustancias tóxicas. Estos osmoles no medidos no son reflejados en la fórmula de osmolalidad estimada, lo que da lugar a una diferencia que puede indicar una condición clínica significativa que requiere una intervención urgente.
Fuente y lecturas recomendadas:
- Goldman, L., & Schafer, A. I. (Eds.). (2020). Goldman-Cecil Medicine (26th ed.). Elsevier.
- Loscalzo, J., Fauci, A. S., Kasper, D. L., Hauser, S. L., Longo, D. L., & Jameson, J. L. (Eds.). (2022). Harrison. Principios de medicina interna (21.ª ed.). McGraw-Hill Education.
- Papadakis, M. A., McPhee, S. J., Rabow, M. W., & McQuaid, K. R. (Eds.). (2024). Diagnóstico clínico y tratamiento 2025. McGraw Hill.
- Rozman, C., & Cardellach López, F. (Eds.). (2024). Medicina interna (20.ª ed.). Elsevier España.
