Metabolismo del agua y sales minerales. Dr. Jorge Huamán Saavedra

Metabolismo del agua y sales

minerales

Objetivos de aprendizaje

• Explica la estructura del agua, sus propiedades, funciones, distribución y alteraciones

• Explica la distribución, funciones y alteraciones del metabolismo del sodio, cloro y potasio

• Explica la distribución, funciones y alteraciones del metabolismo del calcio, fósforo, magnesio, hierro y flúor

Cuestionario

1. ¿Cuál es la importancia del agua?

2. ¿Cuáles son las funciones principales del sodio? 3. ¿Cuáles son las funciones del potasio?

4. ¿Cuáles son las funciones del cloro?

5. ¿ Cómo se excreta el sodio, potasio y cloro? 6. ¿Cómo se regula el sodio y el potasio?

7. ¿Cómo se regula el calcio, fósforo y magnesio? 8. ¿Cómo se regula el hierro?

Propiedades y funciones del agua

• Electrolito débil: se disocia en H+ + OH-. Reactivo

• Solvente: enlaces de hidrógeno: disuelve muchas biomoléculas • Transporte

• Humectante. Termoregulación

• La acidez o la alcalinidad : escala de pH

• Los amortiguadores mantienen el pH del LEC 7.35-7.45 Alteraciones del pH: acidosis y alcalosis

• Regulaciòn importante: hipotàlamo, hormona arginina-vasopresina(HAD), riñones , sudor y sed

Composiciòn de los lìquidos corporales

• Contenido total: varones 60% peso, mujeres 50 % • Distribuciòn

• Intracelular: 55-75 % • Extracelular:25-45 %

• Intravascular: 1 Extravascular(intersticial): 3 • Leyes de Starling

Distribuciòn del agua en los distintos

compartimentos

Compartimiento Varòn Mujer

Peso Corporal (Kg) 70 55

Agua corporal total(l) 42 28

L.Intracelular 26 17

L. Extracelular 13 9

Proporciòn de agua en tejidos y òrganos

Tejido % agua Sangre 83 Riñones 82.7 Corazón 79.2 Pulmones 79.0 Músculo 75.6 Piel 72.0 Esqueleto 22.0 Tejido adiposo 10.0

Regulaciòn de la ingesta

• El principal estìmulo es la sed

• Sed : cuando aumenta la osmolalidad (eficaz) del LEC o disminuye el lìquido extracelular o la presiòn arterial

• Umbral osmòtico promedio: 295 osmol/Kg, varìa de un individuo a otro

Baynes J. , Dominiczak. Bioquímica Médica. 3ra ed.Elsevier, Barcelona,2011, pg 307-310

La hipertonía es el mayor estímulo para la la liberaciòn de AVP Osmoreceptores hipotalàmicos: hipertonìa. Umbral: 280-290

mosm/Kg. Sensibilidad 1-2 %

Factores no osmòticos a travès de baroreceptores carotìdeos: Volumen circulante,nausea, dolor ,estrès, embarazo

Deshidrataciòn

• Deficiencia de agua en el organismo

• Puede ser:por mayores pèrdidas o/i menor ingesta • Pèrdidas: renales y extrarrenales.

HIPOVOLEMIA

I. Contracción del volumen extracelular -A. Pérdida extrarrenal de sodio.

B. Pérdida de sodio y agua por riñones.

C. Pérdida de agua por riñones: Diabetes insípida (central o nefrogénica) II. Volumen extracelular normal o con expansión

A. Disminución del gasto cardiaco

B. Redistribución: Hipoalbuminemia (cirrosis hepática, sìndrome nefrótico). Fuga por capilares(pancreatitis aguda,etc)

Edema

Aumento del líquido intersticial Causas:

- Obstrucción del drenaje venoso (y linfático) de una extremidad - Insuficiencia cardiaca congestiva

- Hipoalbuminemia: Sindrome nefrótico.Cirrosis hepática. Nutricional - Glomerulonefritis aguda y otras formas de IRA.

SODIO

• Principal catión extracelular: 135-145 mEq/l • Adulto : 3,000 mEq, 90 % extracelular

• Equilibrio hidroelectrolítico • Excitabilidad neuromuscular • Bomba de sodio

• Absorción de glucosa , aminoácidos a nivel intestinal y renal

REQUERIMIENTOS Y FUENTES

• Ingesta diaria promedio : de 150 mmol (NaCl) • Requerimiento : 50-100 mmol

• El exceso es eliminado por el riñón. • Fuente: sal común

Sistema renina angiotensina

aldosterona

Péptidos natriuréticos

La reabsorción del sodio inhibida por péptidos natriuréticos: auricular (PNA)o renal (urodilatina) codificados por el mismo gen.

Los PNA son secretados por los miocitos auriculares en reacción a la expansión volumétrica , la urodilatina por epitelio tubular renal.

Interactúan con receptores apicales (urodilatina) o basolaterales (PNA) en las células del conducto colector de la médula interna para estimular la guanilcicalsa y aumentar los niveles de GMPc

citoplasmático, disminuyendo la actividad del conducto de sodio apical en tales células produciendo natriuresis

Hiponatremia

La más frecuente de los trastornos electrolíticos. En numerosas enfermedades graves

 Puede producir daño cerebral permanente, demencia y muerte. Leve de 135-125 meq/l,

Moderado: 125-115 Grave <115.

Hipernatremia

• Leve de 145-150 mEq/l, • Moderado de 150-160 • Grave >160. • Menos frecuente. • Mecanismos:

1. Pérdida de agua : más frecuente 2. Ganancia de sodio.

POTASIO

 Principal catión intracelular: 150 meq/l. Plasma: 3.5 a 5 mEq/l Contenido corporal:3,500 mEq

 Excitabilidad neuromuscular  Equilibrio hidrosalino.

 Bomba de sodio: transporta 2 K hacia adentro y 3 Na hacia afuera  Activador de algunas enzimas

Fuentes de potasio

Muchos alimentos contienen potasio.

Carnes (carnes rojas y el pollo) y el pescado, como el salmón, el bacalao, la platija y las sardinas son buenas fuentes de potasio.

Los productos de soya y las hamburguesas de verduras

Las hortalizas : brócoli, las arvejas, las habas, los tomates, las papas o

patatas (en especial la cáscara), las batatas (camote) y el zapallo cidrayote Las frutas : los cítricos, el melón cantalupo, los bananos, el kiwi, las

ciruelas y los albaricoques. Los albaricoques (chabacanos o damascos) secos contienen más potasio que los frescos.

Regulación del potasio

Ingreso a la célula por insulina Principal ruta de excreción: orina

Se filtra 720 mmol/día (10 a 20 veces el K del LEC)

90% reabsorbido: tubo contorneado proximal y rama ascendente gruesa del asa de Henle.

Regulación: aldosterona, elimina K en tubo colector cortical

 En la insuficiencia renal crónica las pérdidas de K por las heces puede aumentar desde 10 hasta 50 % del K+ ingerido

Además la excreción por el colon puede aumentar con la diarrea profusa

Hipokalemia

 Se considera grave < a 2.5 mEq/I.  Menor ingesta

 Redistribución intracelular: alcalosis metabólica, acción hormonal

(insulina, agonista beta adrenérgicos,antagonistas alfaadrenérgicos),

Otros:hipotermia,parálisis periódica hipokalémica, nutrición parenteral total

• Pérdida incrementada

• Extrarrenal: Gastrointestinal: diarrea. Piel: sudor

• Renal: Incremento de flujo distal: diuréticos. Incremento de secreción de K : hiperaldosteronismo . Pérdida de aniones no reabsorbido: CAD, acidosis tubular renal

Hiperkalemia

• Se considera grave si es =>7 meq/l

• Renales: Insuficiencia Renal: más frecuente. Flujo distal disminuido . Secreción de K disminuída: Hipoaldosteronismo primario o secundario, resistencia a la aldosterona.

• Extrarrenales:

grandes quemados. síndrome de aplastamiento, traumatismos graves, hemólisis, aporte excesivo

Cloro

• Principal anión extracelular. Plasma: 95 a 105mEq/l • Regulación ácido base

• Equilibrio hidroelectrolítico.

• Contenido corporal total: 1490 mEq

Hipocloremia

Grave <80 meq/l. .Por:

• Falta de aporte: dieta sin sal

• Pérdidas excesivas. Digestivas: vómitos, aspiración gástrica prolongada, diarreas prolongadas y graves, sudoración profusa y fístulas digestivas altas con pérdida de sales biliares y gástrica

• Alteraciones hormonales: enfermedad de Addison, hiperparatiroidismo grave, hipotiroidismo, SIADH

• Fármacos: diuréticos, laxantes, bicarbonatos.

• Otras causas: acidosis respiratoria crónica, cetoacidosis diabética, nefropatía perdedora de sal, porfiria aguda intermitente

Hipercloremia

 Grave >125 meq/l. Es infrecuente .Causas:

Deshidratación: con hipernatremia

Aporte excesivo oral o parenteral

EQUILIBRIO ÁCIDO - BASE

• Correcto funcionamiento de nuestro organismo

• Determinación del pH. El equilibrio es alcanzado con un pH alrededor de 7.4

• Los desequilibrios ácido-base :aumento o la pérdida de H+ o HCO3-Puede provocar la muerte.

• Amortiguadores fisiológicos, mecanismos de regulación renal y pulmonar, que actúan impidiendo grandes cambios de pH.

• Hiato Aniónico (HA) = (Na+ + K+) – (Cl- + HCO3-) = 8 – 16 mEq/l. • Representa: los aniones no medidos fácilmente en el plasma

ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO ÁCIDO BASE

• 1 Acidosis metabólica: se produce una disminución del HCO₃- _plasmático

por pérdida de HCO₃- _{o acumulación de un ácido. Existirá un descenso}

compensatorio de la PCO₂. • - Diagnóstico:

• pH sérico bajo ( < 7.35). • HCO₃-_{bajo (< 18 mEq/l).}

• Descenso compensador de la PCO₂.

• Fórmula de cálculo de la PCO₂ esperable (en mmHg) = [(1.5x HCO₃-_{)+8 +/-2]}

• De manera sencilla y aproximada, el cálculo de la PCO₂ esperable, por ejemplo con un pH = 7.27, obtendríamos una PCO2 de 27.

Alcalosis metabólica

• Se produce un incremento primario del HCO3- plasmático por pérdida de H+ o incremento de HCO3-. Existirá una hipoventilación

compensatoria que incrementará la PCO2. • Diagnóstico:

• HCO3- elevado.

• pH> 7.45 (Si acidosis respiratoria concomitante, el pH puede estar aumentado o normal).

• Compensación respiratoria: PCO2 aumenta 0.7mmHg por cada 1 mEq/l de incremento de HCO3-, hasta una PCO2 de 50.

Acidosis respiratoria

• Se produce un incremento primario de la pCO2 secundario a

hipoventilación alveolar. La respuesta compensatoria será con mayor excreción de H+ por el riñón, a lo largo de 3 -5 días. Esta respuesta generará un incremento de HCO3- plasmático.

• Diagnóstico: • pH < 7.35.

• HCO₃ elevado.

Alcalosis respiratoria

• Se produce una disminución primario de la PCO₂ secundaria a

hiperventilación alveolar. La respuesta compensadora está basada en la disminución de la excreción de NH₄+ _{que ocasiona una disminución}

del HCO₃- _plasmático.

• Diagnóstico:

• P CO₂ arterial baja. • HCO₃- _bajo.

CALCIO. DISTRIBUCION

• Es el mineral más abundante del organismo.(1.200-1.500 g) 1.5-2 % del peso corporal. 39 % de minerales.

• Distribución:

• 99 .1 % en huesos y dientes junto con el fosfato en una proporción de 1.5:1. Hueso se moviliza, de dientes no.

• Resto: líquido extracelular (0.4 %) y en los tejidos blandos del organismo (0.5 %)

Calcio. Funciones

• Estructural: hueso, dientes.

• Regulador del metabolismo: segundo mensajero, participa en la secreción hormonal, en la liberación y activación de enzimas.

• Coagulación

• Excitabilidad neuromuscular, formación de neurotransmisores,

funcionamiento del músculo cardíaco, tono muscular esquelético , contracción del músculo esquelético……

Calcio. Absorción

• Intestinal:

• Activo: depende de vitamina D (calcitriol). - Induce la síntesis de calbindina la proteína intracelular de unión al calcio. Aumenta la permeabilidad al calcio. 30 % del ingerido.

Absorción de calcio

Aumenta Disminuye

Acidez gástrica Aclorhidria

Vitamina D Oxalatos (ruibarbos,espinaca, etc) Lactosa Fitatos (cascara de cereales)

Hormona paratiroidea Exceso de fibra Crecimiento

Lactancia Embarazo

Calcio. Metabolismo

• Extracelular: Ca++es 5 mmol/ • Intracelular: 0.05 a 10 umol/L

• Bombas: sacan Ca, Na+/Ca++, Ca++/H+ • Bomba Ca++/ATPasa: del citosol al RE

• Efecto de hormonas que lo usan como segundo mensajero (clase II.C ): angiotensina,

• Calmodulina: se une al calcio. Regula enzimas y proteínas:

Ingestas adecuadas de calcio

(NAC 1997) Edad Requerimiento mg 0 a 6 m 210 6-12 m 270 1 a 3 años 500 4 a 8 años 800 9 a 18 años 1300 19 a 50 años 1000 51 a 70+ años 1200 Mujeres embarazadas 14-18 1300 Mujeres embarazadas 18 a 50 1000

Regulación del calcio

• Calcitriol: aumenta la absorción intestinal, la reabsorción renal y la resorción ósea (a concentraciones altas) , pero también disminuye la formación de PTH

• Hormona paratiroidea: aumenta la absorción (por calcitriol), la resorción ósea y la reabsorción renal del calcio

• Corticoides: disminuyen la absorción intestinal y la reabsorción renal • T3 y T4: aumentan la resorción ósea

• Calcitonina (Gil)

• Rodwell V, Bender D, Botham K, Kenelly P, Weil A. Harper Bioquímica ilustrada, 30 ed. Mc Graw Hill 2016, México. Pg 552

Alteraciones

• Exceso: Hipercalcemia: dosis excesivas de suplementos >2 g/día sobre todo asociados a vitamina D. estreñimiento, nauseas, poliuria,

cálculos renales . En extremo: hipotonía, coma y muerte

• Deficiencia: Deficiente mineralización de matriz ósea. Raquitismo en niños. Osteomalacia en adultos. Osteoporosis

Fósforo. Importancia. Funciones

• Sexto mineral más abundante (600-900 g): 0.8-1.1 % del peso total • Formación de huesos y dientes. Hidroxiapatita

• Metabolismo: ATP, regulación • DNA, RNA

• Biomembranas: fosfolípidos.

Absorción

• Aumenta por calcitriol • 60 a 70 %

Requerimientos de fósforo

Edad Ingesta adecuada(AI) y EAR mg

0 a 6 meses 100 6 a 12 meses 275 1 a 3 años 380 4 a 8 años 405 9 a 18 años 1055 19 a 70 +años 580

Fuentes de fósforo

• Ampliamente distribuido

• Mejores fuentes: leche, queso, aves, pescado, huevos • Cereales, legumbres, nueces.

ALTERACIONES

• Deficiencia: rara porque fósforo abunda en todos los alimentos.

Hipofosfatemia : afecciones intestinales con dificultad de absorción de fósforo (esprue y enfermedad celiaca), el hiperparatiroidismo primario, raquitismo, osteomalacia, deficiente ingesta en la dieta. Síntomas:

debilidad muscular, alteraciones óseas y osteomalacia

• Hiperfosfatemia: insuficiencia renal, hipoparatiroidismo, glomerulonefritis aguda y crónica, acromegalia. Administración rápida de fosfato por vía IV. Síntomas musculares como tetania

Magnesio. Importancia y funciones

• Principal catión divalente intracelular • Actividad neuromuscular: relajante

• ATP-Mg: síntesis y catabolismo. Cofactor de 300 enzimas • Síntesis de AMPc

Distribuciòn

• Contenido corporal: 20-28 g. 60 % en los huesos, 26 % en mùsculos y resto en tejidos blandos y lìquidos corporales

• Concentración intracelular. 5 mmol y 95% unido a proteìnas y otras macromolèculas

• Líquido extracelular 1%

• Concentraciòn sèrica: 0.7 -1.0 mmol/l (1.5-2 mEq/l,1.7-2.4 mg/dl). 30 % unido a proteìnas, 15 % en compeljos con fosfato y otros aniones

Requerimientos

Edad mg 0-0.5 40 0.5-1.0 60 1-3 80 4-6 120 7-10 170 V11-14 270 15-18 400 >18 350 M 11-14 280 15-18 300 >18 289 Embarazo 300 Lactancia 355-340

Fuentes de Magnesio

• Semillas • Nueces

• Leguminosas

• Granos de cereales no molidos • Verduras verdes oscuras (clorofila • Plátanos, palta

• Leche (Gil, Roth) • Pescado (Gil)

Excreciòn

• Fecal: 50-80% de lo excretado. Vía más importante • Renal: 120 mg/día

• Control de su concentraciòn sèrica

• Reabsorciòn: 20 % tùbulo proximal,60 % en la rama gruesa del asa de Henle y 5-10 % en tùbulo contornead distal

• Facilitan la excreción renal: las suprarrenales(aldosterona), las paratiroides, la acidosis

Deficiencia

• Poco frecuente la deficiencia por menor aporte dado su amplia disponibilidad

• Cuando Mg serico < 1 mEq/l

• Manifestaciones: nauseas, trastornos mentales, emocionales y musculares

Deficiencia

• Poco frecuente la deficiencia por menor aporte dado su amplia disponibilidad

• Cuando Mg serico < 1 mEq/l

• Manifestaciones: nauseas, trastornos mentales, emocionales y musculares

Hipomagnesemia

• I. Alteraciones en la absorciòn intestinal: hipomagnesemia infantil primaria,sìndromes de absorciòn deficiente, dèficit de vitamina D

• II. Aumento de pèrdidas intestinales. Vòmitos y diarreas prolongadas, drenaje intestinal, fìstulas

• III Alteraciones en la reabsorciòn tubular renal: sìndromes genèticos de pèrdida de magnesio, nefropatìa adquirida, fàrmacos y toxinas (etanol, diurèticos, cisplatino, otros). Insuficiencia renal crónica.

• IV. Expansiòn del volumen del LEC: hiperaldosteronismo, DM, etc

• V. Desplazamientos ràpidos desde el LEC: redistribuciòn intracelular, formaciòn acelerada de hueso, otros (pancreatitis, embarazo)

Hipermagnesemia

• Alteraciones de la excreciòn: insuficiencia renal aguda, hipercalcemia hipocalciùrica familiar

• Aporte excesivo de magnesio

• Movilizaciòn ràpida de magnesio de los tejidos blandos: traumatismos, quemaduras, choque, sepsis

Fluor Distribución

• 99 % en tejidos calcificados

• 50 % de lo absorbido: tejidos calcificados (huesos y dientes en

desarrollo). En hidroxiapatita: sustituyendo al ion hidroxilo, o al ion bicarbonato. Fluorapatita. Intercambio iónico en el interior de la banda de hidratación de la superficie creistalina

Función

• Anticaries. Prevención. Relación directa entre el fluor y la prevención de la caries

• Mecanismo:

• 1) potenciación de la remineralización • 2)inhibidor de la placa sobre la glicólisis

Inhibe a la enolasa *

• 3) formación de fluoro hidroxiapatita en esmalte en desarrollo

Fuentes

• Agua potable: principal fuente • Todos los alimentos

• Leche <0.01 mg/l

• Fórmulas lácteas: 0.05-0.37 mg/l • Soja: 0.17-0.38

• Te: hojas 400 mg/kg Infusión: 0.1-4.2 mg/l • Pollo: 0.6-1.6 mg/kg

• Pescados: enlatado hasta 40 mg/kg • Mariscos: 290 mg/Kg

Requerimientos RDA

*

Edad y género Requerimientos mg /día

Lactantes 0 a 6 meses 0.01 Lactantes 7-12 meses 0.5 Niños 1 a 3 años 0.7 Niños 4 a 8 años 1 Varones 9-13 2 Varones 14-18 3 Varones >=19 4 Mujeres 9-13 2 Mujeres >=14 3 Embarazo y Lactancia 3

Absorción y Excreción

Absorción:

• 75-95 % de lo ingerido • 10 % excreción por heces

• Tiempo de absorción: 30 min

• Incremento en plasma: 30-60 min • Mecanismo: Difusión

Excreción

Toxicidad

• Tolerancia: 3-5 mg/Kg • Toxicidad >5 mg/Kg

• Letal 5-10 g/24 h (2-64 mg/kg)

• Aguda: nauseas, vómitos, diarreas, dolor abdominal, insuficiencia cardiaca, salivación y lagrimación, trastornos pulmonares,

convulsiones, alteración de la sensibilidad, parálisis y coma • Crónica: fluorosis. Dental (hipomineralización). Esquelética

Hierro

• Fe hemínico:

Hemoglobina (2500 mg) ,

Mioglobina, Citocromos de la cadena respiratoria,Cit.P450, Catalasa,Triptófano pirrolasa (300 mg)

• Fe no hemínico: Fe-S de la cadena respiratoria

• Plasma: transferrina (3-a 4 mg)

Requerimientos

• Adultos varones : 10 mg/día • Adultos mujeres: 15 mg/día • Embarazo: 30 mg/día

• Lactantes y niños menores de 3 años: 10 mg/día

• Pérdida en varón: 1 mg/día, pero absorción es solo 10 %.Mujeres en edad fértil pierden 1.4mg/día.

• Pérdida por hemorragia (menstruación y otras hemorragias) descamación intestinal y piel

Fuentes y Absorción

• Fe hemínico: carnes de res, pollo,vísceras, pescado. Mayor absorción • .Fe no hemínico: huevos . Absorción intermedia

• Leche materna es mejor que leche de vaca, s.e. después de 6 meses de exclusiva lactancia se requiere Fe adicional

• Vegetales: menor absorción. Fitatos y fosfatos disminuyen en 50 % absorción • Acido ascórbico: reduce Fe, favorece

Deficiencia

• Deficiencia de hierro: 4 etapas • Etapa 0: todo normal

• Etapa 1: ferritina disminuida, Fe sérico normal, transferrina normal • Etapa 2: ferritina disminuida, Fe serico disminuida, aumento de

transferrina , del TIBC y disminución de saturación de transferrina • Etapa 3: se añade anemia hipocrómica microcítica

Conclusiones

1. El agua es el solvente universal, distribuida en los compartimentos intra y extracelular.

2. El sodio es el principal catión extracelular, el potasio del intracelular 3. El cloro es el principal anión extracelular y es secretado por las

células parietales del estómago formando el HCl

4. La aldosterona regula la excreción renal del sodio, potasio y cloro 5. El calcio es regulado por el calcitriol, la hormona paratiroidea y

calcitonina

Referencias bibliográficas

1. Gil A. Tratado de Nutrición 2da edición, México, 2010, tomo II, pg 643-686

2. Ruth R. Nutrición y dietética. Mc Graw Hill, 2010 pg 135-153

3. Rodwell V, Bender D, Botham K, Kenelly P, Weil A. Harper Bioquímica ilustrada, 30 ed. Mc Graw Hill 2016, México. Pg 6-14

4. Piña E, Pardo J. Mas J . Metabolismo del agua y los electrolitos en Martinez F, Pardo J, Riveros H. eds. Bioquímica de Laguna y Piña 8 ed, Manual Moderno, México,2018; Cap. 19, pg. 25-52

5. Armestar F. Electrolitos. Análisis de Gases. En : Huamán J.