Las alteraciones del equilibrio ácido – base son muy frecuentes en los pacientes que requieren soporte nutricional, especialmente en aquellos que se encuentran en unidades de cuidado intensivos (UCI), por lo cual, la comprensión de los principios básicos el equilibrio ácido-base, junto con la capacidad de reconocer las causas comunes de los diversos trastornos, permite al nutriólogo clínico entregar un soporte nutricional especializado en aquellos pacientes (1).

Definición de ácido y base 

Un ácido es toda sustancia que es capaz de donar un protón (H⁺), mientras que una base es toda sustancia que es capaz de aceptar un protón. Algunos pares ácido/base más comunes son el ácido carbónico/bicarbonato y el ácido láctico/lactato (2).

La acidez de los fluidos corporales se expresa en términos de la concentración de estos iones de hidrógenos (H⁺), y es expresado como pH. El pH varía inversamente con la concentración de H⁺, por lo cual, un incremento en la concentración de H⁺ reduce el pH, e inversamente, una disminución en la concentración de H⁺ eleva el pH (2). (Ver figura 1)

La regulación en la concentración de H⁺ involucra tres pasos: 1) mecanismos de amortiguación intra y extracelular, 2) el control de presión parcial de dióxido de carbono (pCO₂) mediante la regulación de la tasa respiratoria, y 3) regulación en la concentración de bicarbonato (HCO₃^–) plasmático mediante la excreción renal de H⁺, de esta forma, el pH sanguíneo se mantiene en rangos normales de 7.35 – 7.45 (2). Un pH sanguíneo <7.35 se define como acidemia, mientras que un pH >7.45 como alcalemia (1).

Los mecanismos de amortiguación, también conocidos como buffers, se caracterizan por la habilidad que tiene un ácido débil y su base correspondiente en resistir los cambios en el pH producidos al agregar un ácido o base fuerte (2). El principal buffer en el cuerpo es el sistema ácido carbónico/bicarbonato, siendo el ácido carbónico un ácido débil con su base conjugada de HCO₃^–. La principal forma de ácido carbónico existente en el cuerpo es el dióxido de carbono (CO₂). La ecuación de Henderson-Hasselbalch describe la relación existente entre el ácido carbónico/bicarbonato en términos de pH, en la siguiente ecuación (2):

pH = 6.1 + log (HCO₃^– / 0.03 x pCO₂)

Rol de los riñones

El rol de los riñones en la homeostasis ácido-base es mantener la concentración de HCO₃^– sanguíneo en 24 mEq/L aproximadamente. Esto lo realiza principalmente mediante la reabsorción del HCO₃^– filtrado en el túbulo proximal. El HCO₃^– filtrado se combina con los iones de hidrógeno para formar ácido carbónico, posteriormente la anhidrasa carbónica ubicada en el borde del túbulo proximal cataliza el ácido carbónico hacia CO₂, reformándose el  HCO₃^– y ácido carbónico dentro de la célula para luego ser reabsorbidos dentro de los capilares sanguíneos (1,2). Otros mecanismos renales implicados en la homeostasis ácido base son le excreción de amonio en la orina y la formación de ácido titulable (1).

Rol de los pulmones

La principal función de los pulmones es la regulación de la pCO_2, el cual está directamente relacionada a la tasa y profundidad del movimiento del aire en los pulmones. Una frecuencia respiratoria normal entre 14-18 r/min es suficiente para mantener una pCO₂ en rangos normales de 35-45 mmHg. Una elevación en la pCO₂ es comúnmente asociada a una hipoventilación, mientras que niveles de pCO₂ bajos se asocian con una hiperventilación (1).

Alteraciones ácido base

En resumen, son 4 las alteraciones ácido base que ocurren dependiendo de la función alterada (metabólica o respiratoria) en donde cada una es seguida por una respuesta compensatoria (1) (Ver figura 2)

• Alcalosis respiratoria: Se caracteriza por una disminución en la pCO₂ y un incremento en el pH secundaria a la hiperventilación, ya que los pulmones excretan más CO₂ del que se produce metabólicamente (2). Las causas principales de la alcalosis respiratoria son debido al incremento en la estimulación central de la respiración, incluyendo la hipoxemia y enfermedades pulmonares, pudiendo presentar síntomas como mareo, confusión, calambres musculares y tetania (2). Los riñones buscan compensar la alcalosis respiratoria mediante la excreción de HCO₃^–, respuesta que puede tardar entre 2-5 días en completarse (3).

• Acidosis respiratoria: Los pacientes presentan un incremento en la pCO₂ con una disminución en el pH secundaria a la hipoventilación. Las causas principales pueden ser de origen agudas, tales como; alteraciones en el sistema nervioso central, exacerbaciones agudas de enfermedades pulmonares crónicas y alteraciones neuromusculares, o de origen crónico como; la enfermedad pulmonar obstructiva crónica, síndrome de pickwick y enfermedades pulmonares intersticiales (2). En este caso, la respuesta compensatoria renal se caracteriza por un aumento en la reabsorción de HCO₃^– en el túbulo proximal, respuesta que comienza dentro de 6-12 horas, pudiendo requerir de 3-5 días en completarse (3).  Los pacientes con un estado crónica de acidosis respiratoria tienen el tiempo adecuado para completar la respuesta compensatoria, sin embargo, los pacientes con acidosis respiratoria aguda pueden llegar a requerir de la ventilación mecánica para asegurar una adecuada oxigenación (2).

• Alcalosis metabólica: Se caracteriza por un incremento en los niveles de HCO₃^– sérico y por una elevación en el pH sanguíneo. La causa más común son las pérdidas de ácido gástrico secundario a vómitos, succión nasogástrica y/o pérdidas de volumen intravascular y cloro como resultado del tratamiento con diuréticos. La respuesta compensatoria respiratoria es más rápida en comparación a la renal, en donde la función respiratoria compensa mediante la hipoventilación, respuesta que tarda entre 24-36 hr (3). Los pacientes que reciben nutrición parenteral pueden desarrollar alcalosis metabólica debido a una formulación con excesivo acetato o una inadecuada cantidad de cloro. El acetato es metabolizado hacia HCO₃^– pudiendo resultar en una alcalosis metabólica (2).

• Acidosis metabólica: La acidosis metabólica es definido por una concentración baja de HCO₃^– sérico con un pH arterial <7.35 (acidemia). Una vez que se diagnóstica la acidosis metabólica, es importante calcular el anión gap para determinar el origen de la acidosis de la siguiente forma: (2)

Anión gap = Na⁺ – (Cl^– + HCO₃^–)

El rango normal de anión gap es de 3-11 mEq/L. Sin embargo, se debe considerar que la hipoalbuminemia puede afectar el anión gap, por lo cual, el resultado se debe corregir según los niveles de albúmina sérica. Por cada disminución de 1 g/dl de albúmina sérica el anión gap disminuye en 2.5 mEq/L. La aplicación del anión gap permite diferenciar la causa de la acidosis metabólica (ver tabla 1) (2). Un anión gap elevado, se caracteriza principalmente por una sobreproducción de ácidos, en cambio, un anión gap normal se caracteriza por mayores pérdidas de HCO₃^– (3).

Interpretación de la gasometría

La interpretación de los gases arteriales es fundamental para la detección de alteraciones ácido base. Los resultados de la gasometría incluyen el pH, pCO2, HCO₃^–, presión parcial de oxígeno (pO₂) y exceso de base. Los valores de referencia son los siguientes (2,3):

Acidosis metabólica durante la nutrición parenteral total (NPT)

La administración de NPT por periodos de tiempo prolongados pueden generar complicaciones metabólicas incluyendo hiperglucemia, deficiencia de macros y micronutrimentos, síndrome de realimentación, alteraciones en los niveles de electrolitos séricos y alteraciones ácido base como acidosis metabólica (4).

Las principales causas que intervienen en la aparición de la acidosis metabólica durante la administración de la NPT son el metabolismo de los aminoácidos catiónicos y azufrados, la acidez titulable de la solución parenteral, la adición de agentes acidificantes (ácido clorhídrico, ácido acético), la deficiencia de tiamina, la alteración de las vías metabólicas de carbohidratos y lípidos, e incluso, la hipofosfatemia, que puede contribuir significativamente en el mantenimiento de la acidosis metabólica (4).

Los aminoácidos contenidos en las soluciones parenterales se pueden dividir según su carga en catiónicos y aniónicos.  Los aminoácidos catiónicos corresponden a la arginina, lisina e histadina (carga positiva), y los aminoácidos azufrados como la metionina, cisteína, y cistina, mientras, que los aminoácidos aniónicos incluyen el ácido láctico, acético, aspartático y glutamínico (cargas negativas). El metabolismo de los aminoácidos catiónicos de las soluciones parenterales puede resultar en la producción de iones hidrógenos (H⁺), los cuales permanecen en el espacio extracelular. El mecanismo de compensación corporal es incapaz de neutralizar el exceso de ácido, resultando en una acidosis metabólica (4). Por lo cual, si el contenido de aminoácidos catiónicos de las soluciones parenterales es mayor que el aniónico, puede resultar en una mayor producción de H⁺ y por ende, en una acidosis metabólica (4).

La acidez titulable es definida como la cantidad de base que se necesita añadir a una solución ácida para que el pH de la solución vuelva a ser de 7.40. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que la cantidad de acidez titulable en las soluciones parenterales no es considerado importante en la aparición de acidosis metabólica durante la administración de la NPT (4).

Durante la producción de las soluciones parenterales prediseñadas, suelen agregar agentes acidificantes para mantener la calidad de la fórmula. El ácido clorhídrico y el ácido acético son los agentes acidificantes más utilizados para mantener un pH deseado en las soluciones de NPT comerciales. La adición de ácido clorhídrico resulta en un incremento en las concentraciones de cloro plasmático y en la subsecuente reducción en los niveles de HCO₃^– sérico, generando así una acidosis metabólica hiperclorémica, sin embargo, las soluciones que contienen ácido acético causan  una acidosis metabólica de menor grado en comparación a las que tiene ácido clorhídrico (4).

La tiamina participa en una serie de reacciones enzimáticas dentro del metabolismo de carbohidratos, lípidos y aminoácidos. Normalmente, la tiamina es necesaria para la transmutación de ácido pirúvico en ácido α- cetoglutárico, que luego entra en el ciclo de Krebs. En pacientes que requieren NPT durante un periodo de tiempo prolongado, y en pacientes críticos, pueden presentar deficiencia de tiamina, resultando en una acumulación de ácido láctico y en la aparición de acidosis metabólica. Por lo cual, se recomienda la administración de 100-300 mg de tiamina durante los primeros 3 días de hospitalización en unidades de cuidados intensivos, antes de iniciar la administración de la NPT, especialmente en aquellos pacientes de riesgo de síndrome de realimentación (4).

La hipofosfatemia observada comúnmente durante la administración de NPT, puede ser responsable de la ocurrencia y mantención de la acidosis metabólica, especialmente en los pacientes críticos con síndrome de realimentación. La hipofosfatemia resulta en la reducción en los niveles de fósforo sérico y en una reducción en la cantidad de fósforo filtrado a través del glomérulo, el cual participa junto al bicarbonato en la excreción renal de H⁺, por ende, los niveles bajos de fósforo conduce a una reducción en la excreción de H⁺ contribuyendo en la mantención de la acidosis metabólica (4).

Acidosis metabólica y catabolismo proteico

Estudios experimentales en animales han demostrado que la acidosis metabólica incrementa la excreción urinaria de nitrógeno y de 3-metilhistidina, sugiriendo que la acidosis metabólica incrementa el catabolismo proteico en el músculo esquelético (5).  En el músculo hay al menos 4 vías intracelulares en donde las proteínas pueden ser catabolizadas. Estas incluyen a la vía lisosomal, calcio-dependiente, proteosoma-ubiquitina dependiente de ATP y una vía independiente de ATP (6). Se ha descubierto que la vía proteolítica proteosoma-ubiquitina participa activamente en estados catabólicos severos como en sepsis, ayuno prolongado y ciertos tipos de cáncer. En la acidosis metabólica, se ha demostrado que la vía ubiquitina dependiente de ATP puede ser activada en el músculo esquelético, mientras que la vía lisosomal, calcio-dependiente y la vía independiente de ATP no difieren en su actividad. Además, parece ser que la severidad de la acidosis puede modular la actividad de la vía ubiquitina en el catabolismo proteico.

La unión de la ubiquitina con una proteína se produce a través de un enlace peptídico, en donde la activación del proceso requiere de ATP y la enzima activadora de ubiquitina E1 (Ver figura 3). Luego la ubiquitina es activada en otros sitios por otras enzimas llamadas E2 y E3 para continuar el proceso de degradación en el proteosoma. La activación de la vía proteosoma-ubiquitina por acidosis metabólica tiene relación con un incremento en la expresión de genes de mRNAs que codifican ubiquitina, subunidades de proteosomas y otras enzimas de esta vía (6). Se ha observado que la acidosis metabólica puede incrementar entre 2.5 a 4 veces la actividad de mRNA ubiquitina en el músculo, pudiendo regresar a niveles normarles 24 h después del control de la acidosis (5).

Referencias.

1. Ayers P, Dixon C. Simple Acid-Base Tutorial. J Parenter Enter Nutr [Internet]. 2012;36(1):18–23. Available from: http://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0148607111429794
2. Ayers P, Dixon C, Mays A. Acid-Base Disorders: Learning the Basics. Nutr Clin Pract [Internet]. 2015;30(1):14–20. Available from: http://ncp.sagepub.com/cgi/doi/10.1177/0884533614562842
3. Ingelfinger JR, Berend K, de Vries APJ, Gans ROB. Physiological Approach to Assessment of Acid–Base Disturbances. N Engl J Med [Internet]. 2014;371(15):1434–45. Available from: http://www.nejm.org/doi/abs/10.1056/NEJMra1003327
4. Dounousi E, Zikou X, Koulouras V, Katopodis K. Metabolic acidosis during parenteral nutrition: Pathophysiological mechanisms. Indian J Crit Care Med [Internet]. 2015;19(5):270–4. Available from: http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=4430745&tool=pmcentrez&rendertype=abstract
5. Mitch WE, Medina R, Grieber S, May RC, England BK, Price SR, et al. Metabolic acidosis stimulates muscle protein degradation by activating the adenosine triphosphate-dependent pathway involving ubiquitin and proteasomes. J Clin Invest. 1994;93(5):2127–33.
6. Bailey JL. Metabolic acidosis and protein catabolism: Mechanisms and clinical implications. Miner Electrolyte Metab. 1997;24(1):13–9.

Nta. Luis Eduardo González Salazar

Nta. Luis Eduardo González Salazar
Nutricionista, Universidad de la Frontera, Temuco, Chile.
Alumno de la Maestría en Nutrición Clínica, Instituto Nacional de Salud Pública, México.
Diplomado en formación docente, Instituto Nacional de Salud Pública, México
Diplomado en Salud Familiar, Universidad Autónoma de Chile, Chile