Endonutrición. Apoyo nutricio
SEGUNDA EDICIÓN
Endonutrición. Apoyo nutricio Dr. José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso
Cirujano General Hospital Ángeles de las Lomas. Maestría en Nutrición Clínica, Universidad Anáhuac Coordinador de la Licenciatura en Médico Cirujano de la Facultad de Ciencias de la Salud de la Universidad Anáhuac Profesor Titular de Terapéutica Quirúrgica y de Temas Selectos de Cirugía, Facultad de Ciencias de la Salud. Universidad Anáhuac Ex Jefe de la División de Apoyo Metabólico y Nutricional, Hospital General “Dr. Manuel Gea González” Investigador Asociado “A” del Sistema de Investigadores de la Secretaría de Salud Ex Presidente, Asociación Mexicana de Nutrición Clínica y Terapia Nutricional (AMAEE)
Dr. Ramón Barragán Jaín
Cirujano General Hospital TEC 100 Querétaro, Querétaro Maestría en Educación, Universidad Anáhuac Director de la Escuela de Medicina, Universidad Anáhuac Querétaro Ex Consultante de la División de Apoyo Metabólico y Nutricional, Hospital General “Dr. Manuel Gea González” Ex Tesorero de la Asociación Mexicana de Nutrición Clínica y Terapia Nutricional (AMAEE)
Dra. Rosalba E. Gutiérrez Olvera
Médico Cirujano Maestría en Nutrición Clínica Candidata a Doctora en Nutrición Clínica Coordinadora de Ciclos Clínicos de la Licenciatura en Médico Cirujano, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Anáhuac. Coordinadora del Curso Propedéutico, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Anáhuac. Profesora Titular de Endonutrición, Licenciatura en Médico Cirujano, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Anáhuac.
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Endonutrición. Apoyo nutricio, segunda edición D.R. © 2013 Por Editorial El Manual Moderno S.A de C.V. ISBN: 978-607-448-323-9 ISBN: 978-607-448-324-6 versión electrónica Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana, Reg. núm. 39
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Endonutrición : apoyo nutricio / [editores] José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso, Ramón Barragán Jaín, Rosalba E. Gutiérrez Olvera. –Segunda edición. -- México : Editorial El Manual Moderno, 2013. xvi, 329 páginas : ilustraciones ; 28 cm. Incluye índice ISBN 978-607-448-323-9 ISBN 978-607-448-324-6 (versión electrónica) 1. Alimentación parenteral. 2. Alimentación artificial. 3. Dietoterapia. I. Ruy-Díaz Reynoso, José Antonio S., editor. II. Barragán Jaín, Ramón, editor. III. Gutiérrez Olvera, Rosalba E., editor. 615.854scdd21
Biblioteca Nacional de México
Director Editorial y de Producción: Dr. José Luis Morales Saavedra Editora asociada: Lic. Vanessa B. Torres Rodríguez Diseño de portada: DG. Víctor Hugo González Antele
Colaboradores
Dr. Ramón Barragán Jaín Cirujano General. Hospital TEC 100 Querétaro, Querétaro. Maestría en Educación, Universidad Anáhuac. Director de la Escuela de Medicina, Universidad Anáhuac Querétaro. Ex Consultante de la División de Apoyo Metabólico y Nutricional, Hospital General “Dr. Manuel Gea González”. Ex Tesorero de la Asociación Mexicana de Nutrición Clínica y Terapia Nutricional (AMAEE) Capítulos: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 15, 22 Dr. Tomás Barrientos Fortes Cirujano General. Hospital Ángeles de las Lomas. Director de la Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Anáhuac. Ex presidente del Comité Científico de la Asociación Mexicana de Nutrición Clínica y Terapia Nutricional (AMAEE). Capítulos: 9, 22
Profesor Adjunto de Implementación de la Terapia Nutricional, Maestría en Nutrición Clínica, Universidad Anáhuac México-Norte. Profesor Adjunto de Terapéutica Quirúrgica, Facultad de Ciencias de la Salud. Ex Coordinador Nacional del Curso Terapia Nutricional total (TNT). Vicepresidente de la Asociación Mexicana de Nutrición Clínica y Terapia Nutricional (AMAEE). Capítulos: 2, 15 Dr. Luis Galindo Mendoza Cirujano General, Hospital Médica Sur. Jefe del Servicio de Apoyo Nutricional, Centro Médico La Raza, Instituto Mexicano del Seguro Social. Maestría en Nutrición Clínica, Universidad Anáhuac. Coordinador Académico, Maestría en Nutrición Clínica, Universidad Anáhuac México-Norte. Ex Presidente, Asociación Mexicana de Nutrición Clínica y Terapia Nutricional (AMAEE). Capítulos: 11, 15
Dr. Alexis Bolio Galvis Cirujano General. Director, Facultad Mexicana de Medicina, Universidad La Salle, México D.F. Cirujano del staff del Hospital Ángeles del Pedregal. Ex profesor titular de la Cátedra de Implementación, Terapia Nutricional, Maestría en Nutrición Clínica, Universidad Anáhuac México-Norte. Ex Presidente de la Asociación Mexicana de Nutrición Clínica y Terapia Nutricional (AMAEE). Capítulo: 13
Dr. Ángel Gil Hernández Catedrático del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular II, Facultad de Farmacia, Universidad de Granada. Profesor del Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos de la Universidad de Granada. Profesor Visitante de la Universidad de Chile. Profesor de Bioquímica y Biología Molecular en las licenciaturas de Farmacia y Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Profesor de la Diplomatura de Nutrición y Dietética en la Universidad de Granada. Capítulo: 19
Dr. José Ignacio Díaz-Pizarro Graf Cirujano General. Jefe del Departamento de Apoyo Nutricional, Hospital Ángeles de las Lomas. Maestría en Nutrición Clínica, Universidad Anáhuac.
Dra. Judith Gutiérrez Aguilar Médico Pediatra, Centro Médico Nacional Siglo XXI, Instituto Mexicano del Seguro Social. Directora del Cuadro Básico, Instituto Mexicano del Seguro Social.
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Endonutrición. Apoyo nutricio
Profesora Adjunta de la Cátedra de Nutrición Infantil, Maestría en Nutrición Clínica, Universidad Anáhuac. Capítulo: 16
Metodología, Investigación, Maestría en Nutrición Clínica, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Anáhuac. Capítulo: 21
Dra. Rosalba E. Gutiérrez Olvera Médico Cirujano. Maestría en Nutrición Clínica. Candidata a Doctora en Nutrición Clínica. Coordinadora de Ciclos Clínicos de la Licenciatura en Médico Cirujano, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Anáhuac. Coordinadora del Curso Propedéutico, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Anáhuac. Profesora Titular de Endonutrición, Licenciatura en Médico Cirujano, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Anáhuac. Capítulo: 22
Dr. Juan Manuel Mijares García Cirujano General. Hospital Médica Sur. Ex Jefe del Departamento de Cirugía, Hospital Gabriel Mancera, Instituto Mexicano del Seguro Social. Ex Presidente de la Federación Latinoamericana de Terapia Nutricional, Nutrición Clínica y Metabolismo (FELANPE). Ex presidente de la Asociación Mexicana de Nutrición Clínica y Terapia Nutricional (AMAEE). Capítulo: 20
Dra. María Esther Irigoyen Camacho Profesora-Investigadora, Departamento de Atención a la Salud, Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Xochimilco. Capítulo: 18 Dr. Jorge Alberto Ledesma Feret Especialista en Medicina Interna. Profesor de Pregrado, Facultad de Medicina Universidad Nacional Autónoma de México. Ex Profesor Titular del Curso de Posgrado en Urgencias. Médico-Quirúrgicas, Escuela Superior de Medicina, Instituto Politécnico Nacional. Profesor Titular del Curso de Posgrado en Medicina Interna, Facultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma de México. Encargado de la Coordinación de Educación en Salud, Hospital General de Zona 1 A, Los Venados, Instituto Mexicano del Seguro Social. Capítulo: 19 Dra. Beatriz de Mateo Silleras Licenciada en Biología (especialidad en Bioquímica y Biología Molecular), Universidad Autónoma de Madrid. Licenciada en Ciencia y Tecnología de los Alimentos, Universidad de Burgos. Doctora, Universidad de Valladolid. Posgrado en Estadística en Ciencias de la Salud, Universidad Autónoma de Barcelona. Asesora Técnica del Programa de Supervisión y Asesoramiento de los Comedores Escolares de Castilla y León de la Consejería de Educación de la Junta de Castilla y León. Capítulo: 21 Dr. Alberto Miján de la Torre Médico Internista, Servicio de Medicina Interna (Nutrición), Complejo Asistencial de Burgos, Nutrición y Bromatología, Facultad de Medicina, UVA, Valladolid, España. Ex Profesor Asociado, Cátedra de
L.N. Maria del Carmen Mondragón Rodarte Licenciada en Nutrición. Maestría en Bioética, Universidad Anáhuac. Capítulos: 10, 12 Dr. Jesús Peñaloza Santillán Médico Pediatra, Centro Médico Nacional Siglo XXI, Instituto Mexicano del Seguro Social. Ex Jefe del Departamento de Apoyo Nutricional Pediátrico, Centro Médico Nacional Siglo XXI, Instituto Mexicano del Seguro Social. Profesor Titular de la Cátedra de Nutrición Infantil, Maestría en Nutrición Clínica, Universidad Anáhuac. Capítulo: 16 Dr. Angelo Pietrobelli Unidad Pediátrica de la Escuela de Medicina, Universidad de Verona, Policlínico GB Rossi, Italia. Editor de la Revista Internacional Journal of Body Composition Research. Profesor Visitante Internacional de la Cátedra de Nutrición Infantil, Maestría en Nutrición Clínica de la Universidad Anáhuac. Capítulo: 18 Dr. José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso Cirujano General. Hospital Ángeles de las Lomas. Maestría en Nutrición Clínica, Universidad Anáhuac. Coordinador de la Licenciatura en Médico Cirujano de la Facultad de Ciencias de la Salud de la Universidad Anáhuac. Profesor Titular de Terapéutica Quirúrgica y de Temas Selectos de Cirugía, Facultad de Ciencias de la Salud. Universidad Anáhuac Ex Jefe de la División de Apoyo Metabólico y Nutricional, Hospital General “Dr. Manuel Gea González”. Investigador Asociado “A” del Sistema de Investigadores de la Secretaría de Salud Ex Presidente, Asociación Mexicana de Nutrición Clínica y Terapia Nutricional (AMAEE) Capítulos: 7, 8, 9, 10, 14, 20, 22
Colaboradores Dr. Óscar C. Thompson Chagoyán Médico Pediatra. Doctorado en Nutrición Clínica. Profesor de Temas Selectos de Pediatría, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Anáhuac. Encargado de la Coordinación de Investigación en Salud, Hospital General de Zona 1 A, Los Venados, Instituto Mexicano del Seguro Social. Profesor Adjunto de la Cátedra de Nutrición Infantil de la Maestría en Nutrición Clínica, Universidad Anáhuac. Ex Coordinador del Doctorado en Nutrición Clínica, Universidad Anáhuac. Director de Posgrados en Ciencias de la Salud, Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla. Capítulos: 16, 17, 19
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M. en C. María del Consuelo Velázquez Alva Investigadora, Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Xochimilco y del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y de la Nutrición Salvador Zubirán. Profesora Titular, Cátedra de Nutrición Geriátrica, Maestría en Nutrición Clínica. Ex Directora Editorial, Revista Nutrición Clínica, Asociación Mexicana de Nutrición Clínica y Terapia Nutricional (AMAEE). Capítulo: 18
Contenido
Colaboradores..........................................................................................................................................................V Contenido ......................................................................................................................................................... VII Capítulo 1. Agua en el cuerpo................................................................................................................................ 1
Ramón Barragán Jaín
Capítulo 2. Componentes del plasma................................................................................................................... 13
Ramón Barragán Jaín, José Ignacio Díaz-Pizarro Graf
Capítulo 3. Oligoelementos.................................................................................................................................. 25
Ramón Barragán Jaín
Capítulo 4. Metabolismo de los carbohidratos ..................................................................................................... 29
Ramón Barragán Jaín
Capítulo 5. Aminoácidos...................................................................................................................................... 41
Ramón Barragán Jaín
Capítulo 6. Lípidos: ácidos grasos ........................................................................................................................ 51
Ramón Barragán Jaín
Capítulo 7. Respuesta metabólica al ayuno y el trauma: bases metabólicas del apoyo nutrimental........................................................................ 61
Ramón Barragán Jaín José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso
Capítulo 8. Composición corporal........................................................................................................................ 95
José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso
Capítulo 9. Desnutrición y sus consecuencias..................................................................................................... 109
José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso Tomás Barrientos Fortes
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Endonutrición. Apoyo nutricio
Capítulo 10. Evaluación del estado nutricional..................................................................................................... 119
José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso María del Carmen Mondragón Rodarte
Capítulo 11. Cálculo de los requerimientos nutrimentales................................................................................... 145
Luis Galindo Mendoza
Capítulo 12. Consideraciones bioéticas en la práctica de la endonutrición.......................................................................................................................... 157
María del Carmen Mondragón Rodarte
Capítulo 13. Implementación de la terapia nutrimental....................................................................................... 167
Alexis Bolio Galvis
Capítulo 14. Nutrición parenteral periférica......................................................................................................... 183
José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso
Capítulo 15. Endonutrición en el adulto.............................................................................................................. 195
Ramón Barragán Jaín, José Ignacio Díaz-Pizarro Graf y Luis Galindo Mendoza
Capítulo 16. Endonutrición en pediatría.............................................................................................................. 209
Jesús Peñaloza Santillán, Judith Gutiérrez Aguilar y Óscar C. Thompson Chagoyán
Capítulo 17. Obesidad infantil............................................................................................................................. 231
Óscar C. Thompson Chagoyán
Capítulo 18. Endonutrición geriátrica.................................................................................................................. 251
María del Consuelo Velásquez Alva, María Esther Irigoyen Camacho y Angelo Pietrobelli
Capítulo 19. Nutrigenómica: la nueva frontera de la nutrición............................................................................. 267
Óscar C. Thompson Chagoyán, Ángel Gil Hernández, y Jorge Alberto Ledesma Feret
Capítulo 20. Evaluación de resultados e indicadores clínicos en endonutrición.............................................................................................................................. 277
José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso y Juan Manuel Mijares García
Capítulo 21. Metodología de la investigación clínica en endonutrición................................................................ 289
Beatriz de Mateo Silleras y Alberto Miján de la Torre
Capítulo 22. Educación en endonutrición............................................................................................................ 307
Rosalba E. Gutiérrez Olvera, José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso, Ramón Barragán Jaín y Tomás Barrientos Fortes
Índice ........................................................................................................................................................ 317
Prólogo
“El alimento introducido en el organismo, en el que se transforma y disgrega para formar nuevas combinaciones y disgregarse de nuevo, es la imagen del proceso vital en toda su amplitud ... Iván Pávlov (recepción del Premio Nobel el 12 de diciembre de 1904)
Como un proceso natural e instintivo, todos los seres vivos se alimentan para abastecerse de los elementos que al metabolizarse les proporcionan energía y materia estructural. Desde hace miles de años el hombre conoce la importancia de la buena alimentación para mantenerse sano, cumplir sus funciones vitales y recuperarse de traumatismos y padecimientos. Así, el ser humano paulatinamente se percató de las graves consecuencias de la desnutrición, ya fuera ésta de etiología primaria (falta de aporte de alimento) o de etiología secundaria (por anorexia y gasto metabólico excesivo) en las enfermedades caquécticas, y su espíritu inquisitivo le permitió inferir y luego comprobar la ausencia de algunos nutrimentos en enfermedades específicas, bien llamadas carenciales. Durante muchos años todos los esfuerzos estuvieron encaminados para tratar la causa primaria de los padecimientos graves y sólo algunos cuantos se preocupaban también por revertir las consecuencias evidentes de la desnutrición, casi siempre con rotundos fracasos ante la falta de elementos y procedimientos que pudieran franquear los pasos naturales de la alimentación a nivel individual, como masticar, saborear, deglutir, digerir y absorber los nutrimentos, en el intervalo en el cual se esperaba que su propia respuesta y procedimientos médicos lograran controlar el padecimiento de fondo. Aunque se describen muchos intentos anecdóticos para tratar de alimentar al individuo enfermo, fue hasta el decenio de 1970-79 que los trabajos bien sistematizados de Stanley Dudrick, primero en cachorros de perro y luego en
seres humanos, documentaron que un individuo puede vivir alimentado exclusivamente por vía parenteral. A partir de entonces, se abrió un universo cada vez más amplio de procedimientos basados en confirmaciones científicas que permiten nutrir a un individuo que no puede o no debe alimentarse por los medios naturales, mediante el empleo de vías alternas de alimentación, que no sólo incluyen la NPT sino también la propia vía intestinal con productos nutricionales especializados. El sorprendente desarrollo rápido de este nuevo campo de acción médica hizo evidente que venía a satis facer una gran necesidad. A partir de su inicio las pruebas estadísticas confirmaron la disminución de morbilidad y mortalidad de pacientes graves gracias al manejo bien indicado y cuidadoso del apoyo nutricio. Los médicos afluentes de diversas especialidades, sobre todo cirugía, terapia intensiva, pediatría, gas troenterología y otras, se unieron en equipos interesados en desarrollar este campo para cubrir las necesidades nutricionales de numerosos pacientes que antes no obtenían alimentación adecuada. Estos equipos, ya constituidos en servicios hospitalarios, carecían, y en muchos lados aún carecen, de un título uniforme. A las técnicas se les conocía como hiperalimentación, alimentación artificial, nutrición endovenosa, nutrición parenteral total, “NPT”, apoyo nutricional e inclusive apoyo nutricio, que hasta ahora es el más aceptado. Al constituirse como una verdadera especialidad de expansión mundial, con intercambio de experiencias a través de congresos y publicaciones de sociedades espe-
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Endonutrición. Apoyo nutricio
cializadas, se han desarrollado y documentado muchos avances científicos, siempre apoyados en muchos otros adelantos tecnológicos. Baste señalar las sorprendentes revelaciones del metabolismo de los macronutrimentos, fundamentalmente grasas y proteínas, las acciones específicas de algunos aminoácidos, las funciones precisas de los elementos traza, los mecanismos de absorción intestinal de nutrimentos y la manipulación de modificaciones a la respuesta inmunológica y metabólica, que ha dado origen a términos como “inmunonutrición” y “nutracéuticos”, así como a la sugerencia de que en vez de llamarla apoyo nutricio se le conozca como “apoyo metabólico”. Hasta ahora se ha tratado de incluir al apoyo nutricio entre los temas de la Nutrición clínica. Sin embargo, la Nutrición clínica se refiere a muchos aspectos de la nutrición humana, incluyendo aquella que se recomienda en diferentes edades, sus aspectos epidemiológicos, la nutrición comunitaria, la orientación nutricional, la preparación de alimentos, las patologías carenciales y las desviaciones nutricionales de origen diverso, entre otros. Por el contrario, el apoyo nutricio, que, insistimos, ya tiene un campo propio de acción muy amplio, se orienta fundamentalmente a prevenir y corregir problemas de
carencias nutricionales en individuos con riesgo de desarrollarlas, como son aquellos que sufren afecciones graves, mediante el uso de métodos alternativos de alimentación. A pesar de todo esto, llama la atención que a estas alturas de su desarrollo la especialidad dedicada fundamentalmente a satisfacer las necesidades nutricionales de los pacientes mediante vías y procedimientos alternativos de alimentación, aún no tenga un nombre propio bien definido y que quienes nos dedicamos a ella quedemos englobados en el género diverso de “nutriólogos” o seamos designados con la cacofónica frase “apoyador nutricio”. En un nivel pragmático y considerando que el fin último de una buena alimentación es satisfacer las necesidades nutricias de todas y cada una de las células del organismo, independientemente de la vía que se use, se propone para ésta aún nueva especialidad el término “endonutrición”, formado de la raíz griega endon (dentro) y la latina nutricius (que nutre), por lo que en consecuencia, quienes se dediquen a ella serán denominados “endonutriólogos”. Precisamente este libro de Endonutrición, que así se ha titulado, tiene como principal objetivo difundir este campo de acción no sólo para los interesados en adentrarse más en esta rama de la Medicina, sino para los médicos de las especialidades demandantes y, sobre todo, para que sus pacientes se beneficien con ella.
Dr. Jesús Peñaloza Santillán
Dedicatoria
A Dios, por todas sus bendiciones
A nuestros padres, que con su ejemplo y formación nos han trazado el camino a seguir. A nuestras amadas esposas, por estar siempre ahí y por soportar con amor nuestras ausencias y dedicación al trabajo
A nuestros queridos hijos, Frida, Santiago, Fátima, Sergio, José Antonio y Paulina: son el motor de nuestra existencia
A todos nuestros colaboradores en la Facultad de Ciencias de la Salud: su compromiso con la formación y educación de la juventud han sido un ejemplo para nosotros
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Agradecimientos
Nuestro más sincero agradecimiento a todos los médicos y licenciados en nutrición especialistas en Endonutrición que han colaborado en esta obra y que dedican su vida a la enseñanza y difusión de esta novel especialidad de la medicina, en beneficio de los pacientes desnutridos. Agradecemos también a todo el equipo de Editorial El Manual Moderno por creer en esta obra y por todo su apoyo para ver nacer esta segunda edición. Al Dr. Martín Martínez Moreno, por su paciencia y guía certera en la edición de este libro.
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Capítulo 1
Agua en el cuerpo Ramón Barragán Jaín
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
PROPIEDADES QUÍMICAS DEL AGUA Las propiedades del agua tienen en particular, en comparación con otros líquidos, puntos de fusión y ebullición, calor específico y tensión superficial más elevados. Esto se debe a que las fuerzas de atracción entre sus moléculas constituyentes, hidrógeno y oxígeno, son relativamente grandes, de tal manera que debería ser un gas a la temperatura ambiente, dado su bajo peso molecular, y sin embargo se encuentra en estado sólido. La estructura de la molécula formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno difiere al unirse a 104.5º. La razón por la cual las moléculas de agua mantienen esta cohesión interna se debe a que tienen polaridad eléctrica, es decir, el átomo de oxígeno posee una pequeña carga parcial negativa libre, mientras que la de los átomos de hidrógeno es positiva. Esto ocurre porque el átomo de oxígeno tiende a atraer a los electrones del átomo de hidrógeno, con lo cual este último adquiere una cierta carga positiva, en tanto que el primero se carga de forma negativa. Esta polaridad eléctrica de la molécula de agua hace posible que varias de ellas se unan por la fuerza de atracción mutua entre el oxígeno negativo y los hidrógenos positivos; este fenómeno se conoce como puentes de hidrógeno y, según algunos estudios recientes, tales enlaces se conforman al parecer al integrar pequeños grupos de tres a 10 moléculas (polímeros) que coexisten con moléculas libres. Las uniones electrostáticas entre las moléculas de agua para formar polímeros, es decir, los puentes de hidrógeno, son mucho más débiles que los enlaces covalentes y por ello se forman y se rompen con mayor rapidez que estos últimos. El hecho de que este líquido sea el disolvente universal se explica por la naturaleza bipolar de sus moléculas. En consecuencia, las sales minerales y otros compuestos iónicos se disuelven con facilidad en él en virtud de las
fuertes atracciones electrostáticas entre los dipolos y los iones de dichas sales, lo que da lugar a que alrededor de cada ion se forme una “nube” de moléculas de agua que lo aísla del signo contrario. En el caso del hielo, la estructura cambia al adoptar la siguiente disposición en el espacio: se configura una estructura tetraédrica y se une a otras cuatro moléculas contiguas y a su vez se conforma una estructura tridimensional abierta. En esta posición, la distancia media O-O es de 0.276 nm (la distancia entre átomos H-H es de 0.177 nm). El ángulo H-O-H es de 109.28º que dista 0.96 Å. Con estas características es posible considerar que la molécula de hielo participa del enlace covalente, con cierta intervención del iónico debido a la diferencia de electronegatividad entre los átomos que la forman. Por esta razón de espacio, el hielo es menos denso que el agua líquida, ya que ésta ocupa menor volumen al estar “empaquetada”, mientras que en la del hielo ocurre el caso contrario al ser abierta.
Difusión Es el proceso mediante el cual ocurre un flujo de partículas (átomos, iones o moléculas) de una región de mayor concentración a una en que ésta es menor, provocado por un gradiente de concentración. Si se coloca un terrón de azúcar en el fondo de un vaso de éste, se disuelve y difunde con lentitud a través del agua; sin embargo, si no se remueve el líquido, pueden pasar semanas antes de que la solución se aproxime a la homogeneidad.
Ósmosis Este fenómeno consiste en el paso del solvente de una solución de menor concentración a otra de mayor concentración separadas por una membrana semipermeable a temperatura constante. En la ósmosis común se introduce en un recipiente con agua un tubo vertical con el fondo
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Endonutrición. Apoyo nutricio
cerrado y una membrana semipermeable que contiene una disolución de azúcar. A medida que el agua pasa a través de la membrana hacia el tubo, el nivel de la disolución de azúcar asciende de forma visible. Una membrana semipermeable idónea para este experimento es la que se halla en el interior de los huevos, entre la clara y la cáscara. En este experimento, el agua pasa a través de la membrana en ambos sentidos. Pasa más cantidad del líquido hacia donde se encuentra la disolución concentrada de azúcar, dado que su concentración es mayor en el recipiente cuando ésta es pura; en otras palabras, hay en ésta menos sustancias diluidas que en la disolución de azúcar. El nivel del líquido en el tubo de la disolución de azúcar se eleva hasta que la presión hidrostática iguala el flujo de moléculas de disolvente a través de la membrana en ambos sentidos. Esta presión hidrostática recibe el nombre de presión osmótica. Numerosos principios de física y química intervienen en el fenómeno de la ósmosis en animales y plantas.
Capilaridad Es el ascenso o descenso de un líquido en un tubo de diámetro pequeño (tubo capilar), o en un medio poroso (p. ej., el suelo), debido a la acción de la tensión superficial del líquido sobre la superficie del sólido. Este fenómeno es una excepción a la ley hidrostática de los vasos comunicantes, según la cual una masa de líquido tiene el mismo nivel en todos los puntos; el efecto se produce de forma más marcada en tubos capilares, es decir, tubos de diámetro muy pequeño. La capilaridad, o acción capilar, depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial y por la humectación de las paredes del tubo. Si las fuerzas de adhesión del líquido al sólido (humectado) superan a las fuerzas de cohesión dentro del líquido (tensión superficial), la superficie del líquido es cóncava y el líquido asciende por el tubo, esto es, se eleva por encima del nivel hidrostático. Este efecto ocurre, por ejemplo, con agua en tubos de vidrio limpios. Si las fuerzas de cohesión superan a las de adhesión, la superficie del líquido es convexa y el líquido desciende por debajo del nivel hidrostático. Así sucede con el agua en tubos de vidrio cubiertos de grasa (en los que la adhesión es menor) o con mercurio en tubos de vidrio limpios (en los que la cohesión es mayor). La absorción de agua por una esponja y la ascensión de la cera fundida por el pabilo de una vela son ejemplos familiares de ascensión capilar. El líquido asciende por la tierra en parte, debido a la capilaridad; algunos instrumentos de escritura como la pluma estilográfica (fuente) o rotulador (plumón) se basan en este principio.
ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUA ¿Hay algo al parecer más simple que el agua? Pese a su aparente simpleza, este líquido es complejo y todavía no
se lo comprende por completo. El agua está dotada de excepcionales propiedades físico-químicas que constituyen su especificidad. Como se describe en este capítulo, su estructura miscroscópica, la cual se encuentra en la base de estas propiedades, es un tema de investigación que puede aportar algunas novedades. El agua es uno de los cuatro “elementos” que el filósofo griego Aristóteles había definido como constituyentes del universo (los otros eran el aire, la tierra y el fuego). Sin embargo, todavía hoy no es el que mejor se comprende. Pese a la relativa familiaridad con el agua, el hecho no deja de ser sorprendente. Abundante en casi todas las regiones de la Tierra (océanos, lagos, ríos, precipitaciones), determina en gran parte los paisajes y climas. Muy a menudo es sinónimo de vida: es un componente esencial de la estructura y metabolismo de todos los seres vivos. Desde luego, este papel primordial del agua no debe atribuirse al azar, sino a sus excepcionales propiedades físicas y químicas. Ejemplo de una propiedad de importancia biológica es su efecto hidrófobo, es decir, el hecho de que los grupos hidrocarbonados CH tienden a ser repelidos por las moléculas de agua. Este efecto explica, en parte al menos, las complejas estructuras espaciales que presentan las proteínas, el DNA y las bicapas lipídicas de las membranas celulares. En ausencia de agua, todas estas estructuras serían inestables. Cabe incluso decir, sin demasiado riesgo de error, que este efecto pudo desempeñar un papel determinante en la aparición de la vida sobre la Tierra. No obstante, el efecto hidrófobo no es la su única propiedad interesante (más adelante se describen otras más).¿Por qué es una sustancia química esencial? Por supuesto, la respuesta se encuentra en la molécula y sus interacciones con el medio ambiente. Sus moléculas se conocen relativamente bien, pero no así las interacciones que se establecen en el grupo de moléculas. Pese a ello, son éstas las que contribuyen en buena medida a que el agua sea un líquido excepcional. Ésta se consideró un cuerpo simple hasta el siglo XVIII. En 1781, el químico (y teólogo) inglés Joseph Priestley realizó su síntesis por combustión del hidrógeno. Los químicos Antoine-Laurent Lavoisier y Henry Cavendish demostraron que estaba formada por hidrógeno y oxígeno. Más tarde, en 1805, el químico francés LouisJoseph Gay-Lussac y el sabio prusiano Alexander von Humboldt determinaron que el cociente de volúmenes hidrógeno/oxígeno valía 2, lo cual condujo al final a la fórmula molecular H2O. La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (figura 1-1). En la molécula de H2O, cada átomo de hidrógeno está unido al átomo de oxígeno por un enlace covalente. En este enlace, relativamente fuerte, los átomos de hidrógeno y oxígeno ceden en común un electrón cada uno. Estos átomos adquieren así un electrón adicional: el átomo de hidrógeno se encuentra con dos electrones en vez de uno y el de oxígeno con ocho electrones periféricos en lugar de seis (porque participa en dos enlaces). Estos números corresponden a capas electrónicas externas completas que confieren una gran estabilidad a la molécula.
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Agua en el cuerpo Átomo de oxígeno
Átomo de hidrógeno
Átomo de hidrógeno H2O
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Figura 1-1. Molécula del agua.
El agua, líquido excepcional en diversos aspectos, se forma con moléculas H2O de geometría tetraédrica: los dos enlaces covalentes OH y los dos dobletes electrónicos libres del átomo de oxígeno apuntan hacia los vértices de un tetraedro en cuyo centro se halla el oxígeno. Sus moléculas pueden agruparse entre sí debido a unos enlaces de tipo electrostático llamados enlaces de hidrógeno, cuyo papel es determinante para las propiedades del agua. Puede establecerse un enlace de hidrógeno entre el átomo de hidrógeno de una molécula y el de oxígeno de otra próxima. La configuración O-H....H es lineal. La distribución de los electrones en el enlace covalente OH no es simétrica: los electrones son atraídos con más intensidad por el átomo de oxígeno y menos por el de hidrógeno. Como consecuencia, el oxígeno adquiere una carga negativa y los hidrógenos una positiva. Este desequilibrio en la distribución de las cargas eléctricas, añadido a la geometría no lineal de su molécula, se traduce en la existencia de un “momento bipolar-eléctrico”. Este desequilibrio eléctrico explica el gran poder disolvente del agua para los cristales iónicos (ciertas sales, ácidos o bases). Las moléculas de agua pueden insertarse entre los iones constitutivos del cristal de tal modo que orientan hacia ellos la parte de carga eléctrica opuesta. El apantallamiento resultante debilita en grado considerable la atracción entre los iones cristalinos, reduce la cohesión del cristal y facilita su disolución. El enlace de hidrógeno es el elemento principal de la estructura del agua. Sin embargo, la clave de muchas propiedades del este líquido reside en los enlaces que la molécula puede formar con otras de su entorno. En la molécula de H2O, el átomo de oxígeno posee ocho electrones periféricos, de los cuales sólo cuatro participan en los enlaces covalentes OH con los dos átomos de hidrógeno. Los cuatro electrones restantes se agrupan en dos pares llamados dobletes electrónicos libres. Cada uno de estos dobletes, de carga. La estructura cristalina del hielo consiste en una red tetraédrica de moléculas H2O unidas entre sí por enlaces de hidrógeno. Los átomos de oxígeno se representan en
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color azul oscuro y los de hidrógeno en color azul claro. Los enlaces de hidrógeno se simbolizan con rayas entre las moléculas. Estas estructuras cristalinas se forman incluso en el agua líquida eléctrica negativa, que puede formar un enlace de tipo electrostático con un átomo de hidrógeno, con carga positiva, de una molécula de agua contigua; este “enlace de hidrógenos es lineal: el átomo 0 de la molécula está alineado con el grupo HO de la molécula vecina”. Aunque estable a temperatura ambiente, el enlace de hidrógeno es frágil en comparación con el enlace covalente; en consecuencia, no es de extrañar su importancia en las reacciones bioquímicas, en las cuales las energías que intervienen son pequeñas. Las características del agua derivan en gran medida de la geometría de su molécula. En ésta la geometría formada por las direcciones de los dos enlaces covalentes y los dos dobletes electrónicos libres se aproxima mucho a un tetraedro centrado en el átomo de oxígeno. De ahí deriva (en el hielo de modo permanente y en líquido de forma transitoria) la existencia de estructuras de asociaciones en las cuales los átomos de oxígeno se encuentran en los vértices de una red (cuasi)-tetraédrica (figura 1-2). Una de sus propiedades más curiosas consiste en que el hielo flota en agua fría. La densidad del agua aumenta con la temperatura entre 0 ºC y 4 ºC y empieza a decrecer a temperaturas más altas. Esta notable propiedad puede comprenderse con facilidad en términos de enlaces de hidrógeno; la red tetraédrica del hielo formada por los enlaces de hidrógeno no corresponde a la superposición más compacta posible de las moléculas. Cuando el hielo se funde, parte de los enlaces de hidrógeno se rompe, lo cual hace posible que las moléculas se acerquen un poco más respecto de cuando todos los enlaces están presentes. Es por ello que aumenta la densidad. Se atribuye al físico alemán W.C. Röntgen el mérito de proponer por primera vez, en 1892, la presencia
Hidrógeno Oxígeno
Enlace de hidrógeno
Figura 1-2. Forma tetrahédrica del agua.
Endonutrición. Apoyo nutricio
de estructuras moleculares “glaciformes” en el estado líquido para tratar de explicar las distintas propiedades de esa sustancia. No obstante, los auténticos hitos en la investigación moderna de la estructura del agua son los trabajos de los químicos ingleses J.D. Bernal y R.H. Fowler de la Universidad de Cambridge. Estos trabajos, basados en experimentos de difracción de rayos X, describieron la distribución de las moléculas de agua alrededor de otra tomada como centro.
equilibrio calórico, a pesar de las notables fluctuaciones de la ingestión líquida. • Es posible afirmar que la variación del agua corporal total en relación con el peso del cuerpo determinado de un grupo de individuos es, sobre todo, función de la cantidad de tejido graso. En sujetos delgados, la proporción de agua corporal total es alta; en sujetos obesos, por el contrario, es baja. Al parecer, la mayor proporción de grasa en la mujer es lo que hace que su contenido hídrico sea menor.
Distribución hídrica en el adulto
AGUA Y CUERPO HUMANO Este líquido es el constituyente más abundante en los seres vivos. Representa en un individuo adulto entre 50 y 60% de su peso corporal; el porcentaje restante, entre 40 y 50%, corresponde al tejido adiposo y de sostén (cuadro 1-1). • La mayor proporción de agua con respecto al peso se encuentra en la etapa fetal (90% en promedio), con límites de 85 a 95%. En el recién nacido, el agua corporal total tiene un valor medio de 75% y sus límites oscilan entre 65 y 85%. • Con el crecimiento, debido al mayor número de células, el tamaño de los tejidos y cantidad de grasa, el contenido de agua corporal total disminuye y al final del tercer mes de vida se encuentra un valor promedio de 70%, entre 65 y 75%. • A partir de ese momento, y hasta el primer año de vida, la reducción del agua corporal total se aproxima a un 10% y alcanza al final del año las mismas proporciones del adulto; con pequeñas fluctuaciones, se mantendrá así hasta la adolescencia, cuando aparece la diferencia por sexo, por acción predominantemente hormonal, en promedio un 60% (55 a 65%) en el varón y 50% (45 a 55%) en mujeres. • Los cambios inherentes al proceso del envejecimiento, como desecación y atrofia tisular, producen una disminución adicional del contenido hídrico de casi 5%. • Se han observado límites muy amplios en el contenido del agua corporal total, lo que podría hacer pensar que el contenido hídrico de un individuo aislado es variable; sin embargo, esto no es correcto, ya que el peso corporal, y por lo tanto el contenido de agua, son constantes de un día a otro en el individuo normal, en
Cuadro 1-1. Distribución de líquidos y sólidos en el ser humano Varón (%)
Mujer (%)
Senil (%)
Agua
60
50
55
Tejido adiposo
18
32
30
Tejido de sostén
22
18
15
El agua corporal total está distribuida sobre todo en dos compartimientos, que difieren en su composición; se designan como el compartimiento del líquido intracelular y el del líquido extracelular. La barrera que separa a ambos es la membrana celular.
Líquido intracelular En el adulto, su volumen representa 33 a 40% de su peso corporal o las dos terceras partes del agua corporal total. Para fines prácticos, al volumen del compartimiento intracelular se le asigna un valor promedio de 40%. El líquido intracelular no es una fase continua ni homogénea, ya que representa la suma del contenido de todas las células del cuerpo, no todas con la misma composición. Los eritrocitos, células musculares y hepatocitos contienen proteínas funcionales muy distintas, por lo cual su composición hídrica difiere. Sin embargo, los líquidos intracelulares son semejantes en términos cualitativos. Los cationes principales, como se describe más adelante, son el potasio y el magnesio, mientras que la concentración de sodio es relativamente baja. El cloro se encuentra en concentración menor en el agua intracelular y su presencia es al parecer casi nula en las células musculares. Del mismo modo, el bicarbonato suele hallarse en concentración mucho más baja, lo que indica un pH intracelular menor. Los aniones principales son las proteínas, los fosfatos y los sulfatos. Alrededor del 75% del volumen celular corresponde al agua, pero su proporción varía de un tejido a otro: es mínimo en la dentina (10%) y máximo en la sustancia gris (85%).
Líquido extracelular El volumen de este compartimiento representa entre 18.5 y 27% del peso corporal del adulto, o una tercera parte del agua corporal total; para fines prácticos, el valor asignado es de 20%. Al compartimiento intracelular pertenecen todas las células del cuerpo, a pesar de su localización, entre las cuales se incluyen: las musculares, viscerales, sanguíneas y la piel. Se consideran como tejidos extracelulares el esqueleto, tejido conectivo denso (vaina, fascia y tendón), colágeno y tejido elástico. El compartimiento del líquido extracelular se divide, a su vez, en dos grandes subcompartimientos: del líquido plasmático y el del líquido (figura 1-3).
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Agua en el cuerpo Líquido plasmático El compartimiento del líquido plasmático varía muy poco de un individuo a otro; su valor se aproxima a 4.5% del peso corporal, aunque el valor promedio asignado es del 5%. El principal catión del plasma es el sodio y los aniones más importantes son cloro, bicarbonato y proteínas. A causa de su gran tamaño, las proteínas ocupan un volumen desproporcionado en relación con su concentración molar. En concentraciones normales, el agua sólo representa el 93% del volumen total del plasma, mientras que el otro 7% está ocupado por las proteínas. La mayor parte de iones y proteínas está disuelta en la fase acuosa del plasma y sus actividades químicas guardan relación con sus concentraciones. Líquido intersticial El compartimiento del líquido intersticial tiene un valor de 14 a 22.5% del peso corporal, con un valor promedio asignado del 15%. El líquido intersticial es un ultrafiltrado del plasma; por lo tanto, su composición es semejante. Se podría esperar que la concentración de los solutos difusibles fuera idéntica a la del plasma, lo cual es cierto sólo para partículas sin carga, dado que la distribución de los iones a través de las paredes capilares está sujeta a ciertas restricciones como resultado del efecto anterior; la concentración de cationes es algo menor que la de aniones. Hasta hace poco se consideraba como un líquido libre, pero en la actualidad se sabe que se halla en estado de gel; en consecuencia, el agua se encuentra en pequeños espacios rodeados de proteoglucano y sólo el 1% puede
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circular libremente. Debe recordarse que un gel se caracteriza por la inversión de las fases del coloide, es decir, el agua pasa a constituir la fase dispersa y las sustancias coloidales el medio de dispersión: su consistencia se asemeja al estado sólido. Cerca del 89% del volumen del líquido intersticial corresponde a agua. Si bien el compartimiento del líquido intersticial se ha dividido a su vez en varios subcompartimientos, esta división es más funcional que anatómica y se basa en la rapidez de intercambio con el compartimiento plasmático. En consecuencia, se hace referencia al agua ósea (o inaccesible), cuyo intercambio con el compartimiento plasmático es demasiado lento; al agua del tejido conectivo denso y cartílago, la cual presenta un intercambio lento con el plasma; al agua intersticial propiamente dicha o efectiva, de rápido intercambio con el plasma y agua linfática (o linfa), constituida por el líquido intersticial que penetra en los vasos linfáticos.
Líquido transcelular Su volumen representa alrededor del 1.5% del peso corporal total. Algunos consideran que el compartimiento del líquido transcelular es una parte especializada del extracelular; otros, en cambio, prefieren designarlo como un tercer compartimiento. Comprende los líquidos cefalorraquídeo, intraoculares, auditivos, pleural, pericárdico, peritoneal, sinovial y las secreciones digestivas. Lo que distingue al líquido transcelular del extracelular es que sus distintas fracciones discontinuas se encuentran separadas del plasma sanguíneo, no sólo por el endotelio capilar sino, además, por una capa de células epiteliales que modifican en grado variable la composición de este líquido con respecto a la del extracelular.
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Distribución hídrica en niños
Interacciones hidrofóbicas
Figura 1-3. Distribución de las moléculas del agua.
La distribución del agua corporal en los diferentes compartimientos varía de forma fundamental en el niño hasta el cuarto año de vida, cuando es más o menos semejante a la del adulto. En el recién nacido a término, el agua intracelular representa 35% y la extracelular 40%; en esta última, el líquido intersticial contribuye con un 35%, mientras que el plasmático sólo representa un 5%. Con el crecimiento y desarrollo, la cantidad relativa de agua intracelular aumenta de manera progresiva y la extracelular decrece. Hacia el final del tercer mes de vida, la distribución de agua corporal total se ha modificado en grado sustancial. El agua extracelular ha experimentado una rápida caída y sólo representa 30%, en tanto que la intracelular 40%. El cambio se debe en esencia a la disminución del líquido intersticial, ya que el volumen del líquido plasmático no sufre variación. El líquido intersticial continúa en disminución progresiva hasta alcanzar los valores del adulto, esto es, de un 15%.
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Medición de los compartimientos hídricos En el varón y los animales de experimentación se puede medir el contenido del agua del cuerpo y los volúmenes de varios compartimientos líquidos con diversos grados de precisión, mediante el método de dilución con un indicador. El principio en que se basa esta cuantificación es simple; no obstante, en su aplicación práctica surgen algunas dificultades. Considérese el caso de medir el volumen que el agua ocupa en un recipiente de forma irregular y dimensiones indeterminadas. Si se agrega al agua una cantidad conocida de un indicador (Q) y se deja transcurrir el tiempo suficiente para que su distribución sea uniforme, se puede calcular el volumen del agua (1’) al determinar la concentración del indicador (C): y = Q/C
La medición del volumen de un compartimiento, con el uso de la técnica de dilución de un indicador, sólo proporciona la cuantificación exacta del volumen de dicho compartimiento si satisface ciertas condiciones: 1. El indicador debe estar distribuido de modo uniforme en el compartimiento en cuestión y no debe penetrar a ningún otro. 2. Si en el intervalo durante el cual se realiza la medición ocurre excreción o degradación metabólica de la sustancia, es necesario calcular con precisión este fenómeno con el fin de aplicar la corrección adecuada. 3. La sustancia indicadora debe ser fácil de medir, no tóxica y sin alterar la distribución del agua del cuerpo. La manera más cómoda de efectuar la corrección por la pérdida eventual del indicador consiste en obtener varias muestras de plasma a intervalos cronometrados. La desaparición del indicador en el plasma sigue de ordinario una cinética de primer orden (esto es, su velocidad de desaparición es proporcional a la concentración) y la gráfica semilogarítmica de la concentración en función del tiempo se vuelve lineal una vez que el indicador se dispersa en su volumen de distribución. La extrapolación de esta porción lineal de la curva a un tiempo cero proporciona la concentración del indicador en el plasma que se hubiera registrado de haber ocurrido mezcla instantánea y uniforme del indicador en su volumen de distribución, sin excreción ni destrucción.
Agua corporal total Las sustancias que se emplean con regularidad para su medición son la antipirina y sus derivados y las dos clases de agua pesada, el óxido de deuterio y el agua tritiada. Se determina la cantidad de óxido de deuterio por su efecto sobre la densidad del agua y la del agua tritiada, que es radiactiva, en un contador de centelleo de fase líquida. La antipirina se cuantifica mediante análisis químico y, debido a la facilidad de su medición, es la sustancia de elección.
Las sustancias mencionadas se distribuyen de un modo rápido y uniforme; por lo regular toma un lapso de dos horas o menos lograr el equilibrio que permitá la determinación razonablemente exacta del agua corporal. El cálculo final debe corregirse por la pérdida de agua excretada en orina, heces, sudor y respiración durante el periodo experimental.
Volumen plasmático La sustancia más empleada para la determinación del volumen plasmático es la albúmina humana marcada con yodo radiactivo o con el colorante azul de Evans. Puesto que la albúmina no queda confinada en el espacio intravascular, sino que cierta cantidad pasa al líquido intersticial, el tiempo escogido para el equilibrio debe ser relativamente corto o debe interpolarse a un tiempo cero. Asimismo, se utilizan eritrocitos marcados con isótopos del fósforo (peso > 32) o cromo (51Cr). Los indicadores se incorporan con rapidez a la circulación y se distribuyen de manera uniforme por el compartimiento vascular en un intervalo de 10 a 15 minutos. Cuando se emplean eritrocitos, se extraen del sujeto y con posterioridad se exponen a cromo o fósforo radiactivo para luego inyectarse y medir así su volumen de distribución. Como el volumen de sangre circulante es igual al volumen de plasma más el volumen de eritrocitos, puede calcularse el volumen de sangre con la siguiente fórmula: VS = VP 100 – 0.96 Hto
donde VS representa el volumen sanguíneo, VP el volumen plasmático, Hto el valor del hematócrito y 0.96 es el factor de corrección.
Volumen del líquido extracelular El compartimiento del líquido extracelular se ha definido de manera convencional como el volumen de líquido externo a las células con el cual se establece el equilibrio por medio de la difusión. No es de sorprender que su volumen no pueda medirse con precisión, ya que existe el problema de no encontrar una sustancia que reúna las características necesarias para poder difundirse por la totalidad del espacio intersticial sin penetrar en el intracelular. En consecuencia, el volumen medido depende de la sustancia de referencia empleada; en términos más precisos, aunque con menor significado fisiológico, el volumen de distribución es un indicador específico en vez del volumen extracelular per se. Para calcular el volumen extracelular se han utilizado numerosas sustancias, entre ellas inulina, sacarosa, manitol, sulfato de radio, tiosulfato, tiocianato, bromuro y sodio radiactivos. Las determinaciones del volumen extracelular varían desde 16% hasta 27% del peso corporal.
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Agua en el cuerpo
Volumen del líquido intracelular
Pérdida hídrica
No puede medirse de forma directa, sino que se calcula como la diferencia entre el agua total del cuerpo y el agua extracelular. Por ello, su cuantificación está limitada por las incertidumbres de ambas mediciones:
La pérdida, eliminación o excreción de agua ocurre casi siempre a través del aparato respiratorio, la piel, el tubo digestivo y los riñones.
Líquido intracelular = agua corporal total - agua extracelular
Volumen del líquido intersticial Se define como la porción extravascular del líquido extracelular. Su cálculo está sujeto a la misma incertidumbre que la del líquido intracelular: Líquido intersticial = líquido extracelular - líquido plasmático
Balance hídrico en el adulto Ganancia hídrica En condiciones normales, la ganancia hídrica proviene por completo de las sustancias que ingresan al organismo a través del aparato digestivo. Esta ganancia comprende lo siguiente. Ingestión de agua Son los líquidos acuosos que ingresan al organismo y proporcionan 500 a 1 600 mL/día. Sin embargo, la cantidad de agua bebida varía de un día a otro en una misma persona y es diferente entre los individuos. Es mayor durante el ejercicio y se incrementa con el aumento de la temperatura ambiental; por lo tanto, en climas templados oscila entre 800 y 2 500 mL/día. La absorción del agua ingerida se lleva a cabo en el tubo digestivo, en respuesta al transporte activo de solutos desde la luz intestinal hasta el plasma. © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
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Agua liberada Es la cantidad de agua que contienen los alimentos sólidos o semisólidos, los cuales suministran 750 a 1 000 mL/día. Debe señalarse que la carne magra contiene 50 a 75% de su peso en agua, las legumbres 90 a 97% y el pan 35 a 38%. Agua de oxidación endógena La oxidación de nutrimentos es la fuente de una cantidad de agua que alcanza 200 a 350 mL/día. La oxidación de 100 g de grasa produce 100 mL de agua, la de 1(X) g de carbohidrato produce 60 mL y la oxidación de 100 g de proteína produce 45 mL. Como regla general, la producción endógena de agua es de 10 mL por cada 100 calorías. De estas fuentes de ganancia hídrica, sólo la ingestión líquida puede modificarse en respuesta a la sensación de sed, de acuerdo con las necesidades corporales.
Eliminación hídrica por el aparato respiratorio (vías bucal, nasal y pulmonar) Es un fenómeno físico debido a la diferencia de tensión de vapor de agua entre el aire inspirado y el espirado, dado que el aire inspirado a temperatura y humedad ambientes pasa a través de las vías de conducción y se satura en su recorrido de vapor de agua. Como puede inferirse, esta pérdida se modifica en especial por factores ambientales, como la temperatura y la humedad; depende de la temperatura corporal y la frecuencia respiratoria, y es de 400 mL/día en condiciones normales. Es importante anotar que la pérdida es exclusivamente de agua, sin electrólitos. Eliminación hídrica por la piel Varía en particular con la temperatura ambiental. A temperaturas por debajo de 30 ºC, una pequeña cantidad de agua se desplaza de modo pasivo a través de la epidermis hacia la superficie cutánea, donde se evapora. Esta pérdida es casi imperceptible, por lo cual se la denomina perspiración insensible o difusión transcutánea; se registran cambios con la temperatura y la humedad ambientales. La velocidad de evaporación depende de la superficie cutánea. A temperaturas mayores de 30 ºC se observa un aumento lineal de la perspiración y también se estimula la sudoración, transpiración visible que, a diferencia de la perspiración insensible, es un proceso activo gracias al cual se elimina agua y cierta cantidad de electrólitos a través de la superficie cutánea. Dicha eliminación la realizan las glándulas sudoríparas exocrinas especializadas, cuya actividad se estimula por vía nerviosa simpática. El ritmo de secreción del sudor varía entre un individuo y otro, y se modifica al igual que la perspiración, por la temperatura y humedad ambientales. Además, la actividad muscular que se lleve a cabo afecta el ritmo de secreción del sudor. Las diferencias en la cantidad de sudor entre las diversas razas es de tipo ambiental. En épocas de bajas temperaturas, la pérdida de agua en forma de sudor es menor cuando el sujeto descansa y sólo ocurre en sitios de aposición de la piel, como en las axilas, las ingles y los pliegues mamarios. La composición del sudor es parecida desde el punto de vista cualitativo a la del líquido extracelular, con sodio y cloro como componentes iónicos predominantes, pero casi siempre hipotónica en relación con el plasma (cuadro 1-2). Sin embargo, su composición puede ser muy variable, ya que las concentraciones relativas de sodio y potasio se hallan bajo el control hormonal de la aldosterona. Las pérdidas hídricas por la piel varían de 400 a 800 mL/día. Las pérdidas hídricas por la piel y los pulmones reciben el nombre de pérdidas insensibles. Su función
Endonutrición. Apoyo nutricio Cuadro 1-2. Composición electrolítica del sudor Intervalo (%)
Promedio (%)
10 a 77
48
Potasio
4a9
6
Obro
5 a 65
40
Amoniaco
2a6
4
Urea
6 a 12
7
Sodio
principal es disipar el calor, con el objeto de mantener constante la temperatura corporal. La evaporación acuosa consume alrededor de 25% de la producción calórica total del organismo. Las pérdidas insensibles pueden aumentarse en estados febriles (las pérdidas de agua en el adulto aumentan de 100 a 150 mL/día por cada grado centígrado que se eleva la temperatura corporal), con el ejercicio vigoroso o bajo condiciones ambientales extremas. Pérdida hídrica por el tubo digestivo Es otra vía a través de la cual se elimina agua. Los intercambios diarios de agua y electrólitos entre el compartimiento extracelular y el tubo digestivo son bastante grandes. Por lo regular, la mayor parte del líquido se absorbe y la pérdida neta es pequeña o casi nula; en adultos con una dieta promedio es de unos 50 a 200 mL/día. Una dieta rica en verduras incrementa esta pérdida y el estreñimiento por desecación de las heces la reduce. Desde luego, el tubo digestivo puede convenirse en una importante vía de eliminación de agua y electrólitos si disminuye su absorción. Es obvio que las copiosas eliminaciones que suelen ocurrir en el vómito, la diarrea o una fístula intestinal conducen con rapidez a una profunda disminución del líquido extracelular, además de una distorsión considerable de su composición electrolítica. Con excepción de la saliva, que es hipotónica, la concentración total de solutos en la mayoría de las secreciones gastrointestinales es muy similar a la del líquido extracelular; en consecuencia, su pérdida ocasiona deficiencias isotónicas. No obstante, la concentración de cada uno de los electrólitos en las diversas secreciones del tubo digestivo es variable. Por ejemplo, la secreción gástrica contiene menos sodio y cloro que el plasma, pero es más rica en potasio e hidrogeniones. El jugo pancreático es rico en bicarbonato y tiene la misma concentración plasmática de sodio y potasio, pero su contenido de cloro es más bajo. Las secreciones ileal y cecal contienen abundante potasio. Con respecto a la primera, su contenido de cloro está un poco por debajo del contenido plasmático de este ion; por el contrario, el de sodio se halla muy por debajo. Por consiguiente, los trastornos electrolíticos específicos dependen del líquido que se elimine. Además del trastorno hidroelectrolítico que se presenta, suelen ocurrir de forma concomitante alteraciones del equilibrio ácidobase: la clase de trastorno depende asimismo del líquido eliminado (cuadro 1-3).
Cuadro 1-3. Volumen y composición de las secreciones gastrointestinales Volumen
Sodio (Na)
Potasio (K)
Cloro (Cl)
Saliva
1.5
20
15
15
Gástrica
2.5
60
10
90
Duodeno-yeyuno
2
105
5
100
Íleon
1
115
5
105
Jugo biliar
1
145
5
100
Jugo pancreático
1
140
5
80
Total
9
585
45
490
Pérdida hídrica por riñones Puede considerarse, en términos amplios, como la verdadera regulación hídrica corporal, ya que las pérdidas hídricas diarias por el tubo digestivo y por evaporación son en su mayor parte, como se ha descrito ya, inevitables y de control difícil. La excreción acuosa renal representa sobre todo la diferencia entre la cantidad ingerida y las pérdidas por heces, piel y pulmones. El riñón es el órgano efector del mecanismo homeostático encargado de la regulación hídrica, gracias al cual se mantiene la constancia del medio interno. En circunstancias fisiológicas, el volumen de orina puede variar en grado amplio y la velocidad de excreción de solutos puede regularse de manera independiente, en respuesta a los requerimientos del balance hidroelectrolítico (cuadro 1-4).
Balance hídrico en el niño En el adulto normal, la ganancia hídrica diaria (1 450 a 3 600 mL) sólo representa 2 a 4% de su peso corporal total. En los niños, dicha ganancia hídrica corresponde a una proporción de 10 a 15% de dicho peso. En condiciones normales, el calor producido por la actividad celular requiere varios mecanismos para su disipación: evaporación de agua (calentamiento y humectación del aire inspirado; perspiración y transpiración) mediante la cual se disipa el 30% del calor, radia-
Cuadro 1-4. Pérdida hídrica diaria en adultos (valores aproximados) Obligatoria (mL) Tubo digestivo
60 a 200
Aparato respiratorio
400
Aparato urinario
600
Piel
400
Subtotal
1 450 a 2 000
Límite de pérdida
1 450 a 3 600
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Agua en el cuerpo ción, la cual produce 50% de la disipación del calor, mientras que la convección contribuye con casi 15%; por último, la conducción contribuye a la pérdida del calor con un 3%. El 2% restante se disipa de manera concomitante con la excreción de heces y orina. Por cada 100 calorías metabolizadas por un organismo normal, la demanda de agua es de 110 a 150 mL. La posibilidad de que sea una u otra cantidad depende del funcionamiento renal. Si el riñón concentra la orina a una densidad aproximada de 1 020, sólo necesitará 40 mL de agua por cada 100 calorías para eliminar la carga osmolar que ellas significan. Si por el contrario, el riñón concentra a una densidad de 1 010, necesitará el doble (80 mL) para excretar la misma carga osmolar (cuadro 1-5). Por su parte, en niños la mejor manera de expresar sus necesidades hídricas consiste en relacionarlas con el consumo calórico.
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Ganancia hídrica Si bien las necesidades calóricas pueden calcularse a partir de la superficie corporal, mucho mejor que por la edad o el peso, el conjunto final de las necesidades depende del ritmo de crecimiento, la sensación de bienestar y la saciedad. Se ha calculado una necesidad calórica diaria de 100 a 120 cal/kg de peso para el primer año de vida. Esta cifra disminuye durante el periodo de crecimiento y desarrollo en 10 cal cada tres años, con excepción del periodo de la pubertad, cuando se observa un incremento de estas necesidades. Es conveniente agregar que durante el ayuno, el consumo calórico tiene lugar a expensas de las grasas y las proteínas, por lo cual la carga osmolar renal es mayor, y los productos nitrogenados de desecho y los requerimientos hídricos aumentan de forma proporcional. Ahora es posible entender por qué el niño necesita, en términos proporcionales, más agua que el adulto: su metabolismo celular (y por ende el consumo calórico) es mayor, al igual que su superficie corporal, lo que incrementa la pérdida hídrica a través de la piel. Cerca de 0.5 a 3% del líquido ingerido cada día es retenido, lo cual significa que el niño presenta en condiciones normales un consumo de balance hídrico positivo, que en ningún momento se acompaña de las manifestaciones clínicas de la sobrehidratación. La magnitud de esta retención hídrica guarda relación con la velocidad de crecimiento (cuadro 1-6).
Cuadro 1-5. Requerimientos hídricos por cada 100 kcal calorías metabolizadas Agua (mL) Tubo digestivo
8
Aparato respiratorio
14
Aparato urinario Piel Requerimientos
40 a 80 48 10 a 150
9
Cuadro 1-6. Necesidad diaria de calorías y agua en niños Calórico (kcal)
Agua (mL/kg)
Lactante
Edad (años)
110
150
1a3
100
125
4a6
90
100
7a9
80
75
10 a 12
70
75
13 a 15
80
50
Pérdida hídrica La pérdida, eliminación o excreción de agua en niños se efectúa a través de las mismas vías que en el adulto, pero con algunas diferencias que revisten importancia, dado que en niños las pérdidas insensibles son proporcionalmente mayores. La pérdida hídrica diaria es alrededor de 600 mL/m2 de superficie corporal hasta los dos años de edad; en niños mayores es de 500 mL/m2. Por peso corporal, la pérdida es de 75 a 300 mL/día en niños con 2 a 10 kg de peso y de 300 a 600 mL/día en niños con un peso mayor a 10 kg. En términos generales, puede aseverarse que la pérdida hídrica por la piel es del 40 al 50%, por el tubo digestivo de 3 a 10% y por el riñón del 40 a 50% restante. Según se ha mencionado, la velocidad de evaporación depende de la superficie cutánea y por ello las pérdidas insensibles son mucho mayores en los niños lactantes y los pequeños, en los cuales la relación entre superficie corporal y peso es mucho mayor que en el adulto. Éste es un factor importante en el desarrollo de la deshidratación, mucho más rápida y grave cuando se produce en lactantes y niños a los cuales se les ha restringido la ingestión hídrica. La cantidad de agua que se pierde por las heces es un poco menor que en el adulto. En niños de 2 a 10 kg de peso se pierden, en promedio, 25 a 40 mL/día; en niños con un peso corporal entre 10 y 40 kg la pérdida es de 40 a 110 mL/día. Por último, la eliminación urinaria en niños con un peso corporal menor de 10 kg varía entre 200 y 500 mL/día y en niños de 10 a 40 kg la pérdida es de 500 a 800 mL/día.
ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO HIDROELECTROLÍTICO Deshidratación La deshidratación puede definirse como el estado corporal que resulta de la pérdida excesiva de líquidos. Es importante recordar que la deshidratación significa de manera
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invariable pérdida de agua y electrólitos. De forma análoga, es evidente que no puede corregirse de modo exclusivo por la reposición de agua: deben reponerse también los electrólitos. El trastorno de una o más vías por las cuales se ingieren o se pierden líquidos suele conducir a la deshidratación.
Causas 1. Ingreso hídrico insuficiente: falta de agua. 2. Absorción insuficiente: diarrea. 3. Pérdidas por el aparato digestivo: vómito, fístula, entre otros. 4. Excreción renal excesiva: alteraciones en la resorción tubular. 5. Sudoración excesiva. 6. Pérdidas por heridas y quemaduras.
Grados La pérdida de agua corporal total, cualquiera que sea la causa, genera una pérdida de peso. Esta disminución del peso corporal se toma como base para la clasificación del estado de la deshidratación. Se considera que una pérdida de peso hasta de 5% es efecto de una deshidratación leve o grado 1; una pérdida de peso del 10% se debe a una deshidratación moderada o grado II; y una deshidratación grave o grado III se origina por una pérdida de peso hasta del 15%. Se pueden tolerar pérdidas de 10 a 15% del peso en agua, pero pérdidas mayores conducen a la muerte. De acuerdo con el tiempo que tarde el proceso patológico subyacente en desencadenar el cuadro clínico de la deshidratación, ésta suele clasificarse en aguda o crónica. Aunque no existe una definición precisa de la una o la otra, una deshidratación aguda es aquella que se establece en un lapso no mayor de 72 horas. En una deshidratación aguda, el 85% del volumen perdido pertenece al líquido extracelular y sólo el 15% proviene del compartimiento intracelular; la corrección del déficit requiere un lapso aproximado de 24 horas. Por el contrario, en una deshidratación crónica, el 65% del volumen perdido es extracelular y el 35% restante es intracelular; en consecuencia, la corrección del déficit requiere más tiempo, cerca de cinco días.
Clases La deshidratación puede clasificarse en tres tipos generales: 1. Deshidratación hipertónica. Es un estado en el cual la deficiencia de agua excede a la de sal; sobresalen la falta de ingreso, la sudoración excesiva y la diabetes insípida. 2. Deshidratación hipotónica. Es un estado en el que la deficiencia de sal excede a la del agua; es efecto de la deficiencia corticosuprarrenal, las enfermedades renales con pérdida de sal y las afecciones cerebrales con pérdida de sal.
3. Deshidratación isotónica. Estado en el que la deficiencia de agua y sal ocurre en proporción balanceada; se debe a los trastornos gastrointestinales, hemorragias y pérdida de plasma. Deshidratación hipertónica Es secundaria a una pérdida hidroelectrolítica en la cual la deficiencia hídrica predomina. Cuando un individuo previamente normal, esto es, en balance hídrico, se ve privado de agua por cualquier motivo, sufre una deficiencia acuosa debido a que las pérdidas constantes por pulmones, piel y heces continúan. Esto produce de manera inicial una disminución del líquido intracelular, lo que lleva a una pérdida de la turgencia de la piel, la sequedad de las mucosas y una pérdida de peso corporal, signos clínicos de deshidratación. La pérdida de agua extracelular incrementa la osmolalidad y por ende la presión osmótica, lo cual implica: • Paso de agua del compartimiento intracelular al extracelular con el fin de igualar la concentración osmolar de ambos. Una vez establecido el equilibrio osmótico, el volumen intracelular ha disminuido y los dos tercios del volumen total perdido proceden de este compartimiento; el tercio restante proviene del extracelular. • Estimulación de los osmorreceptores hipotalámicos y, en consecuencia, aumento de la secreción neurohipofisaria de la hormona antidiurética; la eliminación urinaria de agua disminuye y la de solutos continúa; aparece otro signo clínico de la deshidratación: la oliguria. • Estimulación del centro hipotalámico de la sed, lo que lleva al individuo a aumentar la ingestión de agua; si a pesar de ello la deficiencia hídrica persiste, la osmolalidad creciente del líquido extracelular provoca la deshidratación celular, la sed se hace intensa, la secreción de la hormona antidiurética es máxima y la eliminación urinaria decrece aún más o se suspende (anuria). • La disminución del volumen extracelular es moderada, de tan sólo un tercio, inusual, y puede reducir el gasto cardiaco y la presión arterial. Sin embargo, es necesario señalar que en la deshidratación hipertónica el colapso vascular es extremadamente raro. Ahora bien, la desnutrición en la presión de perfusión de la arteriola aferente del corpúsculo renal incrementa la liberación de renina, con la consiguiente formación de angiotensina II, la cual estimula la liberación adrenocortical de aldosterona. Se resorbe, en consecuencia, agua y sodio en un intento por reponer el volumen sanguíneo, lo que contribuye de esta manera a la hiperosmolalidad. La hipernatremia creciente agrava la deshidratación celular y es la causante de la aparición del delirio. Deshidratación hipotónica Es consecutiva a una pérdida hidroelectrolítica en la cual la deficiencia de sal predomina. La disminución de la concentración de sodio en los líquidos extracelulares causa la pérdida de la osmolalidad, lo cual da origen al desplazamiento de dicho líquido hacia el interior de la célula y ello reduce más aún el volumen extracelular, mientras que el volumen intracelular aumenta.
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Agua en el cuerpo La pérdida inicial del volumen extracelular precipita los signos ya mencionados de pérdida de la textura de la piel, sequedad de mucosas y pérdida de peso corporal. La hipovolemia, por su parte, agrega otros signos: Taquicardia, hipotensión franca o postural, frialdad y palidez (por vasoconstricción). La hipovolemia estimula la liberación de la hormona antidiurética, lo que aumenta la resorción de agua con el fin de conservar el volumen extracelular pero sacrifica, todavía más, la osmolalidad. La hiponatremia estimula la secreción de aldosterona y aumenta por consiguiente la resorción de sodio y agua en un intento por reponer el volumen extracelular. Si la deficiencia sódica continúa, el colapso circulatorio es casi siempre grave, hay disminución del gasto cardiaco, la presión arterial desciende y el pulso se vuelve rápido y débil. La secreción de aldosterona y hormona antidiurética es máxima y por tanto la excreción hidrosalina se reduce más. Si la deficiencia sódica continúa, sobreviene la muerte.
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Deshidratación isotónica La pérdida de agua y electrólitos en cantidades osmóticamente equivalentes es la causa más frecuente de la deshidratación. La alteración fundamental en este tipo de deshidratación es la disminución del volumen, puesto que la osmolalidad en ambos compartimientos corporales se conserva. De manera inicial, la pérdida del volumen extracelular origina los signos clínicos de la deshidratación: pérdida de la textura de la piel, sequedad de mucosas y pérdida del peso corporal. Con el objeto de corregir el déficit, varios mecanismos homeostáticos se activan: • Estimulación del centro hipotalámico de la sed, que obliga al individuo a aumentar la ingestión de líquidos. • Liberación neurohipofisaria de hormona antidiurética, la cual reduce la excreción hídrica (aparece, entonces, otro signo clínico de la deshidratación, como es la oliguria o la anuria) para aumentar de esta manera el volumen extracelular y corregir el déficit inicial. • Liberación de la renina por las células mioepiteliales del aparato yuxtaglomerular y la secreción subsiguiente de aldosterona por la corteza suprarrenal. Como consecuencia de ello, decrece la excreción hidrosalina con el fin de aumentar el volumen del compartimiento extracelular. Si el balance hidrosalino aún es negativo, la disminución del volumen plasmático es la causa de la reducción del gasto cardiaco, la menor presión arterial, la aparición de un pulso rápido y filiforme, la palidez y la frialdad. Durante este estadio, los mecanismos homeostáticos ya mencionados se estimulan al máximo con el fin de llevar el volumen hídrico a los límites de normalidad.
Sobrehidratación Puede definirse como el estado corporal que resulta de la ganancia excesiva de líquidos o electrólitos, secundaria a un aumento de los ingresos o una disminución de las
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pérdidas, lo que da origen, según se ha descrito, a un balance hídrico positivo. Causas 1. Ingestión compulsiva de agua. 2. Ingreso incrementado: iatrogénico o accidental. 3. Excreción renal disminuida: trabajo de parto, posoperatorio, entre otros. Clases Al igual que la deshidratación, puede clasificarse en tres tipos generales: 1. Sobrehidratación hipotónica. Estados en los cuales la ganancia de agua excede a la de sal causada por una ingestión compulsiva de agua, una aplicación parenteral de soluciones hipotónicas, una hipersecreción de hormona antidiurética, una deficiencia de potasio y desnutrición. 2. Sobrehidratación hipertónica. Estados en los que la ganancia de sal excede a la de agua consecutiva a una ingestión de sal o aplicación parenteral de solución salina hipertónica. 3. Sobrehidratación isotónica. Estados en los cuales la ganancia de agua y sal ocurre en proporción balanceada secundaria a una ingestión o aplicación de soluciones isotónicas.
Intoxicación acuosa o ganancia hídrica La ingestión oral de agua, la inyección parenteral de ella o la disminución de la excreción representan una ganancia neta para el volumen acuoso total y, de manera más específica, para el líquido intravascular a donde ingresa. Como consecuencia inmediata se presenta lo siguiente: • El aumento del volumen plasmático, lo cual eleva la presión hidrostática capilar y produce, en consecuencia, salida del líquido al espacio intersticial, lo cual favorece la presentación del edema. • La disminución concomitante de la osmolalidad que incrementa aún más la salida hídrica del espacio vascular al intersticial y de ahí al intracelular; las células aumentan de volumen y de modo concomitante disminuye su osmolalidad. • El establecimiento del equilibrio osmótico determina al final una disminución de la osmolalidad corporal total y un aumento proporcional del volumen de ambos compartimientos. • La reducción de la osmolalidad inhibe a los osmorreceptores hipotalámicos y ello determina una menor liberación neurohipofisaria de la antidiurética; en consecuencia, la resorción de agua disminuye y el exceso se excreta con la orina. Se trata, de esta manera, de restablecer la osmolalidad plasmática. Por su parte, el aumento del volumen del compartimiento vascular es un estímulo que refuerza la disminución de la liberación neurohipofisaria de la hormona antidiurética. La
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excreción de agua comienza unos 30 minutos después de su ingreso, es máxima a los 60 minutos y dura un lapso aproximado de tres horas.
Intoxicación salina o ganancia sódica La ingestión oral de grandes cantidades de sal o la inyección parenteral de solución salina hipertónica (al 5%) producen, además del aumento del volumen plasmático, un aumento de su osmolalidad; esto último da lugar a la salida hídrica del espacio intracelular, el cual reduce su volumen, al vascular, que aumenta aún más.
Una vez establecido el equilibrio osmótico, se observa una hiperosmolalidad en ambos compartimientos y un volumen extracelular aumentado a expensas de la disminución del intracelular. La hipervolemia y la elevación concomitante de la presión arterial reducen al máximo la secreción de renina, por lo cual la excreción renal de sodio aumenta y con ella la excreción hídrica. La diuresis acuosa es reforzada por la disminución de la secreción de la hormona antidiurética, en respuesta al incremento del volumen. Es necesario señalar que las alteraciones homeostáticas causadas por la sobrehidratación sódica originan señales antagónicas con respecto a la secreción de hormona antidiurética.
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Capítulo 2
Componentes del plasma Ramón Barragán Jaín, José Ignacio Díaz-Pizarro Graf
INTRODUCCIÓN Se considera que una molécula o un átomo se hallan distribuidos en compartimientos cuando forman parte de especies químicas diferentes. • Compartimientos físicos: núcleo, citoplasma y mitocondrias. • Compartimientos químicos: incorporación a especies químicas diferentes.
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Los electrólitos en solución se disocian en mayor o menor grado en sus iones, la forma no disociada, y cada uno de los iones tiene distinta capacidad para atravesar la membrana celular; la membrana posee grupos cargados que crean campos eléctricos y ello influye sobre la permeabilidad iónica; esta influencia establece una gama de movilidades de iones en la membrana que da lugar a la aparición de potenciales eléctricos que influyen a su vez en la permeabilidad.
ORIGEN DE LOS POTENCIALES ELÉCTRICOS EN LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS Los potenciales de Donnan son efecto de la distribución particular de iones móviles debido a la existencia de sustancias de movilidad restringida y distribución asimétrica. En condiciones normales, las sustancias como las sales se disocian y los iones tienden a distribuirse de manera uniforme entre los compartimientos, de tal modo que se integra un sistema en equilibrio; empero, si por alguna razón las especies iónicas no alcanzan una distribución
homogénea, sino restringida a una parte del sistema, se alcanza un tipo diferente de equilibrio, el denominado equilibrio de Donnan. Las razones por las que una especie queda limitada a una parte del sistema pueden ser las siguientes: • La presencia de una macromolécula que no pueda atravesar la membrana y quede limitada a un compartimiento; este tipo de sustancias produce una redistribución de los iones móviles que dan origen a potenciales eléctricos: los llamados potenciales de Donnan. • La existencia de una población de cargas que no pueden distribuirse de forma homogénea en el sistema, puesto que están fijadas a una membrana (dada su adhesión a una partícula no permeable), hace que los electrólitos difusibles se distribuyan de manera asimétrica. Esta desigualdad de las concentraciones a ambos lados de la membrana genera una diferencia de potencial. Como las membranas celulares tienen cargas eléctricas fijas, existe entre ellas y cada una de las dos soluciones en contacto un equilibrio de Donnan; la existencia de más cargas eléctricas fijas de un lado que de otro de la membrana crea una diferencia de potencial y, como el protoplasma celular no tiene la misma composición que el medio que modifica a las células, el potencial en la interfaz membrana-protoplasma no tiene la misma magnitud que la interfaz membrana-medio; en este caso existe una diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana. De esta manera, en las membranas celulares varias causas pueden inducir asimetría en la distribución de los iones difusibles y, por lo tanto, potenciales de Donnan: • Presencia de aniones no difusibles en el protoplasma celular. • Existencia de cargas eléctricas fijas en el seno de la membrana. • Distribución asimétrica de iones difusibles, que puede también originarse por un proceso de transporte activo.
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Potenciales de difusión
IONES PRINCIPALES
Si los compartimientos separados por membranas permeables contienen soluciones de diferentes concentraciones de electrólitos, los iones se difunden de la solución más concentrada a la más diluida hasta tener las mismas composiciones. No obstante, si la movilidad de los iones en la membrana es distinta, se produce una diferencia de potencial eléctrico entre los compartimientos; este potencial generado por difusión de iones de distinta movilidad se conoce como potencial de difusión y tiene la misma duración que los gradientes de concentración; esta situación es muy común en las membranas biológicas. Cuanto mayor sea la diferencia entre la movilidad de los iones, tanto mayor será la diferencia del potencial eléctrico. La diferencia de potencial de una membrana entre dos soluciones de iones que se difunden con distinta movilidad es función de las movilidades y concentraciones de los iones presentes. Los iones que intervienen de modo preponderante en la génesis de los potenciales de difusión son K+, Na+ y Cl–. Una de las propiedades más interesantes de las membranas semipermeables es la de producir retención selectiva a la movilidad de los iones de acuerdo con el signo y fuerza del cambio eléctrico desarrollado.
SODIO Distribución El sodio (Na) es el catión más abundante de los líquidos extracelulares. En el plasma tiene una concentración de 140 mEq/L (± 5), mientras que en el citoplasma su concentración es tan sólo de 10 mEq/L. Cerca de 50% del sodio corporal se encuentra en huesos y dientes. De esta concentración, 45% se distribuye en los líquidos extracelulares y 5% en los intracelulares. Alrededor de 70% del sodio corporal es intercambiable y la mayor parte proviene del líquido extracelular (60%) (figura 2-1).
Metabolismo En el adulto hay alrededor de 40 a 80 mEq/kg de sodio, en promedio 60 mEq/kg. Su ingestión diaria, aunque variable, se aproxima a 100 a 170 mEq (7 a 10 g). Dicha ingestión excede los requerimientos diarios, los cuales se compensan básicamente por una pérdida de 80 a 100 mEq/día.
200 mEq/L 154 mEq/L
154 mEq/L
153 mEq/L
153 mEq/L
Cationes
Aniones
Cationes
Aniones
Na+ 142
Cl– 103
Na+ 144
Cl– 144
HCO3–
Cationes K+ 144
200 mEq/L Aniones HPO4–3 150 SO4–2
HCO3–
HCO3– 10
SO4–2 3 K+ 4
PO4–3 3
K+ 4
PO4–2 3
Ca+2 5
Ácidos 5
Ca+2 3
Ácidos 5
Mg+2 3
Proteínas
Mg+2 2
Proteínas
Plasma
Líquido intersticial
Figura 2-1. Componentes químicos del cuerpo.
Mg2+ 40 Proteínas Na+ 10 Líquido intracelular
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Componentes del plasma El sodio ingerido se absorbe sobre todo en el yeyuno; allí penetra en las células a favor de un gradiente electroquímico acoplado al transporte de glucosa o aminoácidos. El sodio se transporta de manera activa fuera de la célula intestinal por bombas iónicas localizadas en las paredes basolaterales del íleon, yeyuno y colon; en ese sitio la aldosterona facilita el transporte. Las pérdidas de sodio ocurren por heces, orina y sudor; las de este último son mínimas, tan sólo de 20 mEq/día.
Importancia fisiológica La importancia fisiológica del sodio radica en que, junto con el cloro, es el encargado directo de la osmolalidad plasmática. Ahora bien, como la concentración de sales de sodio en el líquido extracelular representa más de 90% del soluto osmóticamente activo, el sodio es el factor determinante de la fuerza osmótica a este nivel; en consecuencia, resulta claro que tiene también por función el volumen de dicho compartimiento. Asimismo, el sodio es indispensable en el mantenimiento de la actividad eléctrica celular y la respuesta del sistema cardiovascular a los agentes presores endógenos.
Homeostasis
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La concentración plasmática de sodio se relaciona con dos sistemas interrelacionados: los de sus equilibrios interno y externo. Sólo cuando uno u otro sistemas se alteran se producen cambios notables en la concentración plasmática de este ion. El término de equilibrio interno de un electrólito hace referencia a su distribución en los compartimientos del líquido intracelular y extracelular. Numerosos factores modifican dicha distribución sin alterar su equilibrio externo, esto es, el contenido corporal total que representa el balance entre la ingestión y la excreción del ion. Equilibrio interno Muy pocos factores modifican la distribución del sodio en los líquidos de los dos grandes compartimientos corporales. La salida de sodio y la entrada de potasio a la célula están coordinadas y dependen en esencia de la energía proporcionada por el desdoblamiento del ATP generado por el metabolismo celular. Por lo tanto, la interferencia de estos procesos por hipoxemia, tóxicos metabólicos, ácido yodoacético, flúor, dinitrofenol y glucósidos cardiotónicos alteran el transporte iónico. Equilibrio externo En condiciones normales, el balance neto de sodio es de 0, es decir, cada día la ingestión es igual a la excreción. Dado que las pérdidas por heces y sudor son de poca magnitud, la excreción renal del sodio es el factor primordial en el equilibrio externo de este ion. Por lo regular, el riñón filtra diariamente una cantidad de sodio 100 veces mayor que la ingerida y cinco veces mayor que el contenido sódico total; sin embargo, la cantidad excretada es menor de 1% de la cantidad filtrada ya que se resorbe 99%.
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La capacidad del riñón para excretar el sodio varía dentro de grandes límites, de tal manera que la cantidad excretada de sodio se ajusta a la cantidad ingerida en un amplio margen de ingestión dietética. Por consiguiente, la excreción urinaria de sodio es variable, desde menos de 1 mEq/día con una dieta baja en sal hasta 400 mEq/ día o más cuando su ingestión es alta. Esta variación en la excreción sódica es secundaria a los cambios en las cantidades resorbidas de manera proximal y distal (figura 2-2). Cuando la carga tubular de sodio disminuye, como efecto de un descenso de la tasa de filtración glomerular, la cantidad total resorbida en el túbulo contorneado proximal aumenta; por el contrario, si la carga tubular de sodio se incrementa, la cantidad total resorbida en el túbulo proximal decrece, dado que tiende a resorber una fracción constante de la cantidad filtrada (fracción de filtración F1Na~). Todavía no se han identificado los mecanismos renales que intervienen en el denominado balance glomerulotubular; no obstante, intervienen al parecer la presión oncótica e hidrostática de los capilares peritubulares, la tasa de secreción de los hidrogeniones y la hormona natriurética. La resorción de sodio en los túbulos contorneado distal y colector depende de las necesidades corporales, en respuesta a la presencia hormonal de la aldosterona.
Potasio Distribución El potasio (K) es el catión más abundante de los líquidos intracelulares, con una concentración de 150 mEq/L (± 6). En contraste, sólo tiene una concentración plasmática de 4.5 mEq/L (± 1). Cerca de 98% del potasio corporal es intracelular y sólo 2% se halla en un plano extracelular. El 90% del potasio corporal es intercambiable, una cantidad que es menor en mujeres, y en ambos sexos declina en cierto grado con la edad.
Metabolismo La composición de potasio en el adulto oscila entre 40 y 60 mEq/kg, con un promedio de 50 mEq/kg. La ingestión diaria de este ion es de 50 a 150 mEq, la cual es superior a los requerimientos, que son tan sólo de 40 a 60 mEq. Las pérdidas diarias en promedio son de 40 a 60 mEq. El potasio ingerido se absorbe en el intestino. El movimiento neto de potasio es proporcional a la diferencia de potencial entre la sangre y la luz intestinal. En el yeyuno, dicha diferencia es de 5 mV, en el íleon de 25 mV y en el colon se aproxima a 50 mV. En consecuencia, yeyuno, íleon y colon son órganos esencialmente secretores de potasio. El potasio se pierde por las heces (8 a 15 mEq/ día), sudor (5 a 15 mEq/L) y orina. Estas pérdidas están influidas por la aldosterona.
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Capilar glomerular Plasma Na+ Cl– HCO3– Célula tubular proximal
Líquido intersticial
Túbulo proximal
Lumen tubular Na+
Na+
Cl–
Cl–
H+
H+ + HCO3–
H2O + CO2
ATPasa Na+
Na+
Na+
Importancia fisiológica Dado que en las células las sales de potasio representan más de 90% del soluto osmóticamente activo, el potasio tiene como función directa su osmolalidad y volumen. Asimismo, el potasio es el encargado del potencial de reposo de la membrana celular. Este ion desempeña un papel importante en la transmisión del impulso nervioso y la respuesta contráctil, al igual que en la gluconeogénesis y la anabolia proteínica. Se requieren 0.3 mEq de potasio por cada gramo de glucógeno formado y 3 mEq de este ion por cada gramo de nitrógeno sintetizado.
Homeostasis Equilibrio interno Se conocen diversos factores con efectos directos sobre el equilibrio interno del potasio: la insulina, los mineralocorticoides, las catecolaminas, al igual que el equilibrio ácido-base y la tonicidad de los líquidos corporales. La insulina estimula la captación neta de potasio por parte del músculo esquelético y las células hepáticas; las catecolaminas también incrementan esta captación. Es oportuno recordar que la captación de glucosa se adecua al flujo intracelular de potasio. La aldosterona hace a la célula más receptiva a la captación de potasio. La pérdida de proteínas celulares durante la inanición, las infecciones o los traumatismos se relacionan con la liberación intracelular de potasio. Los cambios ácido-base pueden influir en la concentración plasmática del potasio, cualesquiera que sean las
alteraciones del equilibrio externo. El efecto de la acidosis metabólica crónica depende de la naturaleza del ácido causante de la acidosis y la duración del trastorno. Por lo tanto, los ácidos minerales, como el ácido clorhídrico, producen hiperpotasemia mayor que los ácidos orgánicos, como el ácido láctico. Por último, la concentración plasmática del potasio varía de 0.3 a 1.3 mEq/L por cada cambio de 0.1 en el pH. Los efectos de la alcalosis metabólica sobre el equilibrio interno del potasio parecen ser el reflejo de las alteraciones del equilibrio externo del ion. Los trastornos ácido-base respiratorios tienen efectos insignificantes sobre la concentración plasmática del potasio. Al parecer, la hipertonicidad ejerce un efecto directo sobre el equilibrio interno del potasio. La hiperpotasemia es independiente de los cambios acompañantes del pH y de la naturaleza del soluto que produce la hipertonicidad. Los mecanismos participantes no se han dilucidado; es posible que la deshidratación celular, secundaria a la hipertonicidad, incremente la concentración intracelular del potasio, y por tanto su gradiente, lo cual favorecería la salida neta de este ion. Equilibrio externo Como la ingestión dietética suele ser relativamente constante, y dado que las pérdidas intestinales son más o menos pequeñas (15 mEq/día), la excreción renal de potasio es el factor dominante del cual depende su equilibrio externo. Como sucede con el sodio, la capacidad del riñón para excretar potasio varía dentro de grandes límites. La mayor parte del potasio plasmático se filtra libremente
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Figura 2-2. Reabsorción del sodio en la nefrona.
Componentes del plasma en el glomérulo. Casi todo el potasio filtrado se resorbe en el túbulo contorneado proximal y en el asa de Henle, de una manera obligatoria e independiente de las necesidades corporales, de tal modo que sólo 10 a 15% de la carga filtrada ingresa al túbulo contorneado distal; en consecuencia, la cantidad de potasio que llega a este ultimo es más o menos constante a pesar de las variaciones de la ingestión diaria. Cuando es necesaria, la resorción continúa en la nefrona distal, y ocurre por el contrario la secreción. En la actualidad se acepta que todo el potasio urinario procede de la secreción. La secreción de potasio en el túbulo contorneado distal y la magnitud de dicha secreción varían de acuerdo con la cantidad ingerida de este ion, la intensidad del flujo tubular distal, la presencia de la aldosterona, el estado ácido-base y la carga tubular de sodio. No se ha descrito el mecanismo mediante el cual la acidosis aguda reduce la secreción de este ion, mientras que se encuentra aumentada en la alcalosis.
Cloro Distribución El cloro (Cl) es el anión más abundante de los líquidos extracelulares con una concentración plasmática de 104 mEq/L (± 8) y una concentración intracelular variable, en promedio de 25 mEq/L. Cerca de 88% del cloro corporal se encuentra en los líquidos extracelulares y sólo 12% es intracelular. Algunas células, como las testiculares, las de la mucosa gástrica y los eritrocitos, poseen un alto contenido de este ion; por el contrario, las células musculares carecen al parecer de él. Sólo 40% del cloro extracelular es intercambiable.
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Metabolismo La composición de cloro corporal es en promedio de 30 mEq/día. La ingestión diaria es de 100 a 170 mEq. Los requerimientos que compensan las pérdidas son de 50 a 150 mEq/día. La absorción de cloro se realiza de manera primordial en el íleon y el colon mediante un fenómeno activo de tipo intercambiario en el cual ocurre una secreción de bicarbonato, lo que tiende a volver más alcalino el contenido intestinal. En otros segmentos del intestino, la absorción de cloro parece ser pasiva, secundaria a la absorción del sodio. El cloro se pierde por las heces, el sudor y la orina. La cantidad perdida por el sudor es similar a la del sodio.
Importancia fisiológica El cloro es el anión más abundante de los líquidos extracelulares y, en consecuencia, sería el encargado de la osmolalidad plasmática. No obstante, dado que las membranas celulares poseen una mayor permeabilidad para el cloro que el sodio, su poder osmótico es menor y por ende su papel en el mantenimiento del volumen del compartimiento extracelular no es muy marcado.
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El cloro realiza una función esencial en la producción de la secreción gástrica y en el mantenimiento de la neutralidad eléctrica a través de las membranas celulares. Además, de él depende el pH intracelular.
Homeostasis Equilibrio interno La concentración normal de cloro en el compartimiento del líquido extracelular, y sobre todo en el plasmático, se ve afectada en particular por la concentración del ion bicarbonato (HCO3). El aumento de la concentración eritrocítica del ion bicarbonato favorece su difusión hacia el plasma. De esta manera, 70% del bicarbonato formado en el eritrocito pasa al final al plasma. Con objeto de mantener la neutralidad electroquímica es necesario que el eritrocito pierda cargas positivas o gane negativas. Puesto que los aniones proteínicos no atraviesan la membrana celular, y dado que la bomba de sodio y potasio evita la difusión libre de estos dos iones, por cada ion bicarbonato que sale penetra al eritrocito un ion cloro. Como resultado, la concentración plasmática del cloro decrece en la alcalosis: alcalosis hipoclorémica; y aumenta en la acidosis: acidosis hiperclorémica. Equilibrio externo Tal y como sucede con el sodio y el potasio, la excreción renal del cloro es un factor primordial en su equilibrio externo y por ello la cantidad excretada es igual a la cantidad ingerida. Los iones de cloro se resorben en forma pasiva, tanto en el túbulo proximal como en el distal y siempre de forma secundaria a la resorción de sodio. Esta resorción pasiva puede explicar los movimientos de cloro en la mayor parte de las situaciones. La resorción pasiva, al parecer, disminuye cuando se incrementa la resorción del bicarbonato. Por otro lado, existe un transporte activo de cloro en la rama ascendente del asa de Henle, el cual se ve inhibido por la furosemida.
Calcio Distribución La concentración del calcio (Ca) en los subcompartimientos del líquido extracelular es diferente. Su concentración plasmática es de 5 mEq/L o 10 mg% y en el intersticial es sólo de 2.5 mEq/L (5 mg%), como efecto del equilibrio de Gibbs-Donnan. La concentración intracelular del calcio iónico es menor de 0.001 mg. Los huesos y los dientes contienen 99% del calcio corporal y sólo 1% se localiza en los líquidos corporales, donde alrededor de 40 a 45% del calcio se encuentra unido a albúmina y globulinas; entre 5 y 15% se presenta en forma de complejo iónico con el citrato, el bicarbonato y el fosfato; dicho calcio es difusible pero no ionizado. Por último, entre 45 y 50% del calcio restante se encuentra en forma libre, ionizada (Ca), y por lo tanto difusible.
Endonutrición. Apoyo nutricio
Metabolismo El calcio corporal constituye cerca de 20 g/kg. Su ingestión diaria es variable. Los requerimientos en adultos se aproximan a 1 g/día. En los niños se incrementan sus requerimientos a 2 g/día. Las pérdidas diarias son de 1 g/día y ocurren a través de las heces, el sudor y la orina. El calcio de los alimentos se absorbe mediante un fenómeno activo, en el cual interviene una ATPasa dependiente del calcio, situada en el borde velloso de las células intestinales del duodeno y el yeyuno. Dicha absorción la modifican numerosos factores: aumento de la absorción del 1,25-dihidroxicolecalciferol, acidez gástrica, hormona del crecimiento y hormona paratiroidea, esta última de manera indirecta. Por el contrario, la absorción disminuye cuando la absorción o la digestión de las grasas se alteran o si existe un exceso de citratos, fosfatos y oxalatos en la alimentación.
Importancia fisiológica Del calcio sólo posee importancia fisiológica la fracción iónica, que efectúa una función relevante en la coagulación sanguínea, en la cual actúa como cofactor de varias reacciones enzimáticas. Es también un elemento indispensable en la agregación plaquetaria. La fuerza de la contracción muscular depende de la concentración intracelular de los iones de calcio y la rapidez de dicha contracción es función de la velocidad con que desaparecen del citoplasma. Además, el calcio interviene en la transmisión sináptica y la excitabilidad de las membranas. Su disminución ocasiona hiperexcitabilidad neuromuscular; su aumento tiene el efecto opuesto. Numerosos procesos secretorios son dependientes del calcio. En la glucogenólisis, el calcio es necesario para la transformación de la fosforilasa a en fosforilasa E. En los últimos años, una serie de pruebas experimentales ha señalado que el calcio es un elemento indispensable en la activación de numerosas vías metabólicas y se lo considera un segundo mensajero.
Homeostasis Equilibrio interno Algunos factores intervienen en la distribución de importancia clínica del calcio a través de la membrana celular. La hipoalbuminemia produce una disminución del calcio sérico total, pero no altera la fracción ionizada. La alcalosis incrementa la fijación del calcio a las proteínas y reduce, en consecuencia, la concentración del calcio ionizado. El paciente manifiesta signos y síntomas de hipocalcemia a pesar de tener una concentración sérica normal; en la acidosis ocurre lo contrario. La hipomagnesemia grave reduce la secreción de hormona paratiroidea y parece interferir con la respuesta ósea a la presencia hormonal; por lo tanto, la hipomagnesemia se relaciona con hipocalcemia. Los trastornos de la vitamina D y de sus metabolitos provocan hipocalcemias en las enfermedades gastrointestinales, las hepatopatías o las nefropatías.
Equilibrio externo El riñón es el órgano encargado de compensar los cambios secundarios a las alteraciones de la ingestión de calcio. La excreción urinaria de calcio guarda relación con su concentración sérica y su resorción tubular. En condiciones normales, 99% de la carga filtrada de calcio se resorbe en la nefrona. La resorción en el túbulo contorneado proximal es casi de 60% y en la rama ascendente del asa de Henle parece relacionarse con el transporte de sodio; y, por lo tanto, los factores que alteran la resorción de sodio también modifican la de calcio. En el túbulo contorneado distal se incrementa la resorción del calcio en función de las necesidades corporales por la hormona paratiroidea y por el 1,25-dihidroxicolecalciferol; y la resorción de calcio disminuye por la calcitonina.
Fosfatos Distribución La concentración extracelular de fosfatos (PO4) inorgánicos es de 3 a 4 mg%, en tanto que la concentración, a este mismo nivel, del fosfato total (orgánico e inorgánico) es de 12 mg%. El contenido intracelular de fosfatos, tanto orgánico como inorgánico, es mayor. Hay aproximadamente 80 a 110 mEq/L de fosfato inorgánico. Entre 85 y 90% del fosfato corporal se encuentra en huesos y dientes, y sólo 10 a 15% se halla en los líquidos corporales: casi dos tercios forman compuestos orgánicos: fosfolípidos, ésteres fosfóricos, fosfato de ácidos nucleicos. El tercio restante se encuentra como fósforo inorgánico: PO3 HPO4 H2PO4
Metabolismo El contenido corporal total de fosfatos es de unos 500 a 800 g. Bajo ingestión dietética normal, de 900 mg al día, cerca de un tercio (300 mg) sufre excreción fecal y los dos tercios restantes (600 mg) se eliminan por el riñón. De la carga ingerida de fosfato se absorbe 60 a 90% en el intestino delgado. La absorción se incrementa por el 1,25-dihidroxicolecalciferol y la hormona paratiroidea y disminuye por la calcitonina y los agentes quelantes. La deficiencia de fosfatos es muy rara, ya que casi todos los alimentos son ricos en éstos.
Importancia fisiológica Los fosfatos son elementos de suma importancia en el organismo, puesto que son los componentes estructurales de muchos sistemas metabólicos de intercambio de alta energía: difosfato y monofosfato de adenosina, fosfocreatina, glucosa-6-fosfato, difosfoglicerato. En el plasma, parte del sistema amortiguador corresponde al conjunto de fosfato monobásico y fosfato dibásico (HPO4). Los fosfatos son componentes estructurales de células y tejidos, y se encuentran en las membranas celulares o en las vainas de mielina, entre otros. En el hueso, las sales de
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Componentes del plasma fosfato de calcio, bajo la forma de cristales de hidroxiapatita, representan casi 12% del peso seco del hueso. No se debe olvidar que los fosfatos en el plasma se encuentran unidos a las proteínas y los lípidos. Los fosfatos orgánicos, y en menor grado los inorgánicos, fijan la hemoglobina y reducen su afinidad por el oxígeno.
Homeostasis Equilibrio interno La concentración de fosfato inorgánico extracelular es un factor determinante en la concentración de este electrólito en el interior de la célula, que a su vez se utiliza para la síntesis de compuestos macroérgicos, fosfolípidos, entre otros. Bajo la influencia de infusiones de glucosa, insulina, catecolaminas, o durante la alcalosis, se presenta una estimulación de la vía metabólica de Embden-Meyerhof; por consiguiente, la concentración de fosfatos orgánicos aumenta a expensa de los fosfatos inorgánicos extracelulares y la hipofosfatemia se torna manifiesta. La concentración plasmática del fosfato inorgánico también se modifica por la hormona paratiroidea que lo deposita o lo libera del hueso. Por lo tanto, todos los factores que afecten la concentración hormonal alteran, a su vez, el equilibrio interno del fosfato.
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Equilibrio externo Tal y como sucede con los otros electrólitos, el riñón es el órgano encargado de compensar las alteraciones del contenido de fosfatos. La regulación renal de fosfatos es muy precisa. En condiciones normales se produce una resorción de 90%. La mayor parte tiene lugar en el túbulo contorneado proximal (60 a 70%), mediante un mecanismo activo con capacidad limitada. La hormona del crecimiento y la vitamina D incrementan la resorción proximal. En presencia de la hormona paratiroidea, la resorción se reduce 10%. Al parecer, la calcitonina eleva la excreción urinaria del fosfato al ejercer su efecto en el túbulo contorneado proximal.
Magnesio Distribución La concentración de magnesio (Mg) en los líquidos intracelulares es de 26 mEq/L. Su concentración plasmática es sólo de 2 mEq/L (± 1). Cerca de 50% del magnesio corporal se encuentra en los huesos y 50% en los líquidos corporales, en particular localizado en el interior de la célula. Casi 20% del magnesio se halla unido a las proteínas, 25% forma complejos difusibles pero no ionizados, y 55% se encuentra en forma libre y ionizada. Del magnesio corporal total casi 45% es intercambiable (20% óseo, 25% intracelular).
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esta cantidad se absorbe mediante un fenómeno pasivo, al parecer a todo lo largo del intestino delgado; esta absorción se incrementa por la vitamina D y la hormona paratiroidea y disminuye en cambio por la acción del calcio y el fósforo. El restante 60% de magnesio (alrededor de 180 mg) se excreta en las heces. La excreción urinaria diaria es de 120 mg. Los requerimientos diarios del magnesio se han fijado en 300 a 350 mg.
Importancia fisiológica La importancia fisiológica del magnesio radica en que activa los sistemas enzimáticos para la transferencia de radicales fosfato, al igual que los sistemas enzimáticos de la piruvato oxidasa. Además, el magnesio actúa como cofactor en la síntesis de proteínas ribosómicas. La contractilidad de los músculos esquelético y cardiaco depende del equilibrio entre los iones de calcio y magnesio. El magnesio es curarizante; las concentraciones altas de magnesio deprimen el sistema nervioso y la contracción muscular, dado que interfieren con la liberación presináptica del neurotransmisor. El magnesio se antagoniza por el calcio y el potasio; y se potencia, en cambio, por la prostigmina y la neostigmina.
Homeostasis Equilibrio interno Se conocen algunos factores que tienen efectos sobre el equilibrio interno del magnesio, esto es, modifican su distribución en los líquidos corporales. La insulina, por ejemplo, favorece el transporte del magnesio a través de la membrana celular. En la alcalosis metabólica, la concentración plasmática del magnesio disminuye; en ocasiones, la hipomagnesemia puede ser sintomática y semejar el cuadro clínico de la tetania hipocalcémica. La concentración plasmática del magnesio no se ve afectada durante la alcalosis respiratoria. En la acidosis, cualquiera que sea la causa, aparece hipermagnesemia leve. Equilibrio externo Las alteraciones del magnesio debidas a la ingestión deficiente son poco frecuentes dado que las verduras son ricas en él. En esencia, el equilibrio externo del magnesio se regula de forma primordial por el riñón. En condiciones normales se resorbe 95% del magnesio filtrado. Cuando las concentraciones plasmáticas del magnesio aumentan, su resorción disminuye. La resorción de magnesio ocurre en el túbulo contorneado proximal, al parecer por transporte pasivo, secundario a la resorción de sodio. La hormona paratiroidea y la calcitonina incrementan su resorción; la aldosterona, por el contrario, la reduce. En el asa de Henle existe tal vez un transpone competitivo entre el calcio y el magnesio, pero la importancia fisiológica de este hecho no se ha dilucidado aún.
Metabolismo
Sulfatos
La composición de magnesio corporal es de 30 mEq/kg. Su ingestión diaria promedio es de casi 300 mg; 40% de
En el organismo se forman sulfatos durante el metabolismo de los aminoácidos que contienen azufre. Dichos sulfatos
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pueden entrar a formar parte del cartílago, como sulfato de condroitina, o pueden servir para la síntesis de cistina, homocisteína y metionina; también pueden participar en la formación de algunos cerebrósidos. Los ésteres sulfúricos orgánicos formados en el hígado participan en las reacciones de destoxificación. La concentración plasmática de sulfatos es de 0.5 a 1.5 mEq/L (50 a 150 µm/I). El sulfato se resorbe en el riñón mediante un mecanismo activo con capacidad limitada. Su resorción decrece al aumentar la del fosfato y la glucosa. En condiciones normales, se resorbe sulfato y se secreta en cambio tiosulfato.
ELECTRÓLITOS SÉRICOS El estudio de los electrólitos en el suero aporta una información rápida acerca de la existencia de hipoelectrolitemia o hiperelectrolitemia, hipoosmolaridad o hiperosmolaridad, y es útil cuando existe acidosis o alcalosis, esto es, si hay predominio de los aniones sobre los cationes, y si hay hipoproteinemia o hiperproteinemia. La concentración de los diferentes electrólitos suele expresarse en miligramos por 100 cm3 de líquido (mg/100 mL), o en miliequivalentes por litro (mEq/L): en la actualidad se acepta más esta última valorización (cuadro 2-1).
La osmolalidad expresa la concentración de los solutos, es decir, la “tonicidad” o relación entre los solutos y el agua de los líquidos extracelular e intracelular. Por lo tanto, la osmolalidad se refiere al número de osmoles de soluto por kilogramo de agua o solvente. La osmolalidad corporal depende de la osmolalidad del plasma, la cual a su vez guarda relación con la concentración de Na+.
Cuadro 2-1. Índice sérico de los electrólitos más importantes en clínica Límites normales mg/100
mEq/L
315 a 350
135 a 153
Potasio
18 a 22
4 a 5.8
Calcio
9 a 11.5
4.5 a 5.5
Magnesio Cloro
En el varón normal la osmolalidad, esto es, la concentración corporal de solutos osmóticamente activos, se mantiene constante a pesar de las grandes variaciones en la ingestión y la excreción de agua y solutos. Cada kilogramo de agua corporal contiene, en promedio, 300 mOsm de solutos, formados en su mayor parte por sales de sodio que se encuentran en el espacio extracelular y por sales de potasio que se hallan en el espacio intracelular. La identidad de la osmolalidad entre los espacios intracelular y extracelular se mantiene por el paso del agua a través de las membranas celulares, sometida sólo a los imperativos de la presión osmótica (x). La única excepción de este movimiento libre de las moléculas de agua se halla en el control de la permeabilidad que ejerce la hormona antidiurética de los mamíferos en la porción distal de la nefrona. En la práctica clínica diaria, la osmolaridad plasmática se puede calcular a partir de las concentraciones plasmáticas del sodio, la glucosa y el nitrógeno ureico:
Los valores oscilan entre 275 y 290 mOsm/L. Ya se ha mencionado que la osmolaridad plasmática puede medirse de forma directa por determinación del descenso crioscópico del plasma. El mecanismo de regulación de la osmolalidad comprende lo siguiente:
Osmolalidad
Cationes
Regulación de la osmolalidad plasmática
mOsm/kg = 2 [Na] + [glucosa]/18 + [BUN]/2.8
MOVIMIENTO DE SOLVENTE Y SOLUTOS ENTRE LOS COMPARTIMIENTOS
Sodio
El Na+ es un indicador de volumen de agua corporal. Los principales solutos que establecen la osmolalidad son: Na+, glucosa, urea. Una solución molal determinada no varía con la temperatura, a diferencia de la solución molar; en consecuencia, es un índice más preciso en cualquier cálculo de soluciones.
1.8 a 3.6
1.5 a 3.0
350 a 370
98 a 108
1. Osmorreceptores, situados en el hipotálamo y la carótida, que responden a cambios en la osmolalidad tan pequeños como de 1%. 2. Receptores de volumen o estiramiento, localizados en las aurículas, los ventrículos, los vasos pulmonares, la desembocadura de las grandes venas, el seno carotídeo y el arco aórtico; éstos reaccionan a cambios en el volumen sanguíneo o la presión arterial. 3. Un mecanismo integrador, situado en el eje hipotálamo-hipófisis. 4. Un mecanismo neurosecretor que libera hormona antidiurética en cantidades que dependen de la necesidad de la conservación hídrica. 5. Un órgano efector situado en el riñón, que se encarga de dicha conservación hídrica.
Presión coloidosmótica ~ presión oncótica La estructura de la pared capilar varía de un lecho capilar a otro; sin embargo, en el músculo esquelético, el agua y
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Componentes del plasma relativamente pocos solutos son las únicas sustancias que cruzan esta pared con facilidad. Las aberturas en la pared son demasiado pequeñas para permitir que las proteínas plasmáticas y otros coloides importantes las atraviesen en cantidades considerables. Los coloides tienen peso molecular grande, pero están presentes con abundancia. Hay cantidades escasas de coloides que cruzan la pared capilar por transporte vesicular, pero sus efectos son leves. Por esa razón, la pared capilar se comporta como una membrana impermeable a los coloides, que ejercen una presión osmótica cercana a 25 mm Hg. La presión coloidosmótica debida a los coloides plasmáticos recibe el nombre de presión oncótica. La filtración a través de la membrana de los capilares, como resultado de la presión hidrostática que existe en el sistema vascular, se opone a la presión oncótica.
cionadas con la sed; la aparición de esta sensación genera un aumento de la ingestión líquida. Estimulación e inhibición de la sed El mayor estímulo fisiológico de la sed es un descenso de 1 a 2% del agua corporal total con un aumento proporcional de la osmolaridad de los líquidos corporales. El incremento del volumen y la osmolalidad también acentúan en grado significativo la sensación de sed. Por otra parte, la disminución del volumen extracelular, sin cambio en la osmolalidad, es también un estímulo para esta sensación. De manera paradójica, la sed puede suscitarse a pesar de presentarse un aumento masivo del agua corporal total, aun cuando haya hipoosmolalidad, en aquellas circunstancias en las cuales tiene lugar un descenso del volumen efectivo de sangre circulante, como un descenso de la presión arterial o el gasto cardiaco.
Regulación de la osmolalidad
Regulación del volumen
Osmorreceptores
Receptores de volumen o estiramiento
Los osmorreceptores hipotalámicos se ubican en la contigüidad del núcleo supraóptico y paraventricular, y se estimulan por cambios pequeños de la osmolalidad plasmática. Su estimulación incrementa la síntesis y liberación de la hormona y el resultado es una mayor resorción de agua en la nefrona distal; la ganancia corporal de agua incrementa el volumen extracelular, el cual reduce de manera concomitante su osmolalidad. Por el contrario, como la eliminación urinaria de solutos permanece constante y el volumen urinario ha disminuido, se observa un aumento de la osmolaridad urinaria. El mecanismo contrario se observa cuando se atenúan la síntesis y la liberación de la hormona antidiurética.
Existen dos grupos de receptores de volumen o estiramiento que alteran la síntesis y liberación de la hormona antidiurética. El primer grupo se localiza en las aurículas, los ventrículos, los vasos pulmonares y la desembocadura de las grandes venas; estos receptores se estimulan por el volumen sanguíneo de retorno, por lo cual se han denominado receptores de baja presión. Hay dos tipos de mecanorreceptores.
Mecanismo de la sed
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La sed es la impresión sensorial subjetiva que activa el deseo de ingerir agua; el mecanismo de la sed es complejo y todavía no se ha dilucidado por completo. La sed puede inducirse por muchos factores, pero aparece como fenómeno general la disminución de la secreción salival, por lo que resulta evidente que la sequedad de la boca y la garganta es causa directa de la sensación de sed. La sed guarda relación con la concentración de solutos en los líquidos corporales; el aumento de la osmolalidad efectiva de los líquidos extracelulares conduce a la deshidratación celular, lo que produce la sensación de sed. Se puede conjeturar que la deshidratación de los receptores de la sed es el factor determinante de su estimulación. Sin embargo, también puede producirse sed sin que exista deshidratación celular. La reducción del volumen vascular puede acompañarse de sed intensa, aunque no se presenten cambios en la osmolalidad efectiva. Este efecto tiene aparente mediación del sistema renina-angiotensina-aldosterona. La angiotensina II actúa sobre el órgano subtrigonal y produce la estimulación de las áreas hipotalámicas posteriores rela-
• Los receptores tipo A están localizados de forma preferente en la entrada de las grandes venas y se descargan en especial durante la sístole auricular; por lo tanto, su actividad no se afecta por los cambios de volumen de las aurículas. • Los receptores tipo B se descargan de modo tardío en la diástole en respuesta primaria a la distensión de las paredes auriculares. La distensión auricular derecha reduce la concentración plasmática de renina y no modifica la concentración plasmática de la hormona antidiurética, en tanto que la distensión auricular izquierda suprime la liberación de hormona antidiurética y no afecta la secreción de renina. El segundo grupo tiene dos localizaciones; algunos receptores se encuentran en el seno carotídeo y otros en el arco aórtico. A los receptores de este segundo grupo se les denomina receptores de alta presión y se estimulan por una elevación de la presión arterial sistémica.
Receptores de baja presión Un aumento del volumen sanguíneo, al margen de los cambios concomitantes de la osmolalidad o la presión, incrementa la presión venosa sistémica y de manera secundaria la presión en la aurícula izquierda. A continuación, los receptores de volumen se estimulan y los impulsos que en ellos se originan se propagan por vía vagal; una
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vez integrados en el hipotálamo, producen una inhibición tónica de la descarga neuronal, la cual reduce al final la liberación de hormona antidiurética. En consecuencia, decrece la concentración plasmática de la hormona, hecho que lleva a una disminución de la resorción distal de agua y por ende aumenta la eliminación urinaria y se reduce el volumen extracelular. El mecanismo contrario se observa cuando disminuye el volumen sanguíneo. Los cambios posturales y de temperatura ambiental, que permiten una redistribución del volumen sanguíneo central, activan de esta manera a los receptores de volumen. Por consiguiente, en el caso de un cambio de la posición reclinada a la sedente decrece de modo momentáneo la presión en la aurícula izquierda, como consecuencia de la reducción del retomo venoso; esto incrementa, por vía vagal, la liberación hipotalámica de la hormona antidiurética. Al adoptar la posición erguida, la reducción del retomo venoso es mayor y la concentración plasmática de la hormona antidiurética se incrementa. La redistribución del volumen sanguíneo secundaria a la vasoconstricción periférica, en respuesta a una baja temperatura ambiental, genera una elevación de la presión venosa sistémica y ello atenúa la liberación de la hormona antidiurética. El mecanismo contrario se observa cuando hay un aumento de la temperatura ambiental.
Receptores de alta presión o barorreceptores del arco aórtico y el seno carotídeo Una elevación de la presión arterial sistémica es el estímulo para los receptores localizados allí. Los impulsos aferentes (vía glosofaríngeo y vago) se integran en el centro vasomotor, donde la inhibición de los núcleos simpáticos (centro cardioacelerador y vasoconstrictor) tiene como resultado vasodilatación periférica y disminución de la presión arterial. La estimulación secundaria del núcleo parasimpático (centro cardioinhibidor) contribuye a la disminución de la presión arterial ya que provoca bradicardia. La integración de los impulsos en los núcleos supraópticos del hipotálamo determina, de manera conjunta, una menor liberación de la hormona antidiurética. Esta disminución intenta compensar el aumento del volumen vascular, dado que reduce la resorción del agua y aumenta, en cambio, su excreción urinaria. El mecanismo contrario se observa cuando tiene lugar una atenuación de la presión arterial sistémica.
Regulación del volumen plasmático El potasio es el catión intracelular más abundante y el sodio el más abundante en el plano extracelular; en consecuencia, la presión osmótica que ejercen determina en esencia el flujo del agua a través de estos dos compartimientos y su volumen. Como se ha mencionado ya, sólo las pérdidas renales de agua y electrólitos se hallan bajo control hormonal. En condiciones normales, el riñón es el órgano encargado de los ajustes homeostáticos del volumen y la osmolalidad corporal. Dado que la homeostasis hídrica es esencial para mantener la estabilidad circulatoria, no es de extrañar que
los receptores participantes sean numerosos y de amplia distribución. Mecanismo de regulación del volumen Comprende lo siguiente: 1. Osmorreceptores, localizados en la región de la mácula densa y el hígado, los cuales son sensibles a los cambios de la concentración sódica. 2. Receptores de volumen, situados sobre todo en la pared media de la arteriola aferente del corpúsculo renal; reaccionan a los cambios de la presión arterial y los receptores de volumen, localizados en la aurícula derecha, que desempeñan una función esencial en el control de la secreción de renina. 3. Un mecanismo secretor, que libera aldosterona en cantidades que dependen de las necesidades corporales de sodio. 4. Un órgano efector, ubicado en el riñón que se encarga de dicha regulación.
Receptores de la mácula densa Una disminución de sodio en el líquido tubular que perfunde las células de la mácula densa, situadas al inicio de la parte contorneada del túbulo distal, constituye el estímulo para que las células receptoras tubulares, mediante un mecanismo desconocido, estimulen la liberación de renina por las células granulares, localizadas en la pared media de la arteriola aferente. Un incremento de la concentración de sodio en el líquido tubular determina el mecanismo opuesto.
Receptores hepáticos La evidencia actual revela que el hígado desempeña un papel importante en la regulación de la concentración plasmática del cloruro de sodio mediante receptores específicos. Estos receptores hepáticos parecen estar localizados en la vena porta y sus estímulos se transmiten por vía vagal. Su efecto fisiológico consiste en modificar la excreción urinaria de sodio. La vagotomía anula esta respuesta natriurética.
Receptor vascular intrarrenal Todo factor que reduce la presión de perfusión renal por debajo de 60 mg, con la disminución subsiguiente de la tensión transmural de la arteriola aferente del corpúsculo renal, se constituye en la señal de estímulo para el receptor vascular. A continuación se estimulan las células granulares, las cuales aumentan la liberación de renina. La renina secretada actúa sobre el sustrato plasmático angiotensinógeno con la subsiguiente formación de la angiotensina I; ésta se convierte en angiotensina II, que además de ser el agente vasoconstrictor más potente conocido, constituye el principal estímulo para la liberación de aldosterona por la corteza suprarrenal. En el túbulo contorneado distal y el túbulo colector, la aldosterona aumenta la resorción renal de sodio al igual que la secreción de potasio.
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Componentes del plasma Hay muchos factores de secreción de la renina que alteran la tensión de la arteriola aferente y causan modificaciones a nivel experimental, entre ellos los siguientes: cambios en la actividad simpática, factores miogénicos, cambios en la elasticidad de la pared arterial y cambios en la presión transmural. En términos generales, la liberación de renina por las células granulares se relaciona de manera inversa con el grado de estiramiento de la pared del vaso. Los trabajos experimentales demuestran que el sistema nervioso simpático desempeña un papel relevante, aunque no esencial, en la liberación de renina. Este efecto tiene posible mediación de los receptores β. Sin embargo, la función efectuada por el sistema nervioso simpático es dual. Por un lado, controla el grado de constricción arteriolar, y por lo tanto la presión efectiva de filtración; por otro, regula el tono vasomotor de la arteriola, tanto de la aferente como de la eferente, estableciendo de esta manera la tasa de filtración glomerular, lo cual a su vez determina la carga sódica.
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Receptores de baja presión Los receptores de baja presión, y de forma específica aquéllos localizados en la aurícula derecha, modifican la secreción de renina por una vía aún no establecida, como se mencionó antes. Ahora bien, otros receptores de presión, también de localización auricular, pero aún no identificados por completo, pueden intervenir en la excreción urinaria de sodio y la disminución del volumen. Durante años, numerosas observaciones experimentales apoyaron la existencia de un factor natriurético que promovía la excreción urinaria de sodio en respuesta a la expansión del volumen. Estudios recientes han permitido la caracterización de un péptido (peso molecular de 5 000 Da) procedente de homogenizados auriculares, que reduce la resorción proximal de sodio y cuya acción dura alrededor de 20 mm. Los receptores que participan en su secreción responden al estiramiento y se encuentran en las aurículas. En la actualidad se conoce como factor natriurético auricular.
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Capítulo 3
Oligoelementos
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Ramón Barragán Jaín
Los oligoelementos, también conocidos como elementos traza, se encuentran en el organismo en proporciones iguales o menores a 0.01% del peso total del cuerpo; sin embargo, su presencia es indispensable para el correcto funcionamiento de casi todos los procesos fisiológicos que mantienen la salud y la energía de los seres vivos. Hasta principios de este siglo se consideraba a los oligoelementos simples impurezas del organismo; no fue sino hasta el siglo XIX que el francés Gabriel Bertrand demostró que, a pesar de estar presentes en cantidades ínfimas, estos elementos eran indispensables para la vida. La actividad de los oligoelementos en el organismo se relaciona de forma estrecha con las enzimas (proteínas elaboradas por el organismo que actúan como biocatalizadores) y ejercen funciones estructurales y metabólicas, estimulan o inhiben la función hormonal, regulan las respuestas fisiológicas, la velocidad y la calidad de la transmisión nerviosa y la excreción de desechos, entre otros procesos biológicos más. Los oligoelementos son biocatalizadores que permiten la transformación química de grandes cantidades de sustratos, a partir de los cuales se producen los diferentes componentes necesarios para todos los procesos vitales. Para que estas transformaciones sean posibles, cada sistema enzimático requiere la participación de las coenzimas, que son oligoelementos, vitaminas y minerales para acoplarse con precisión a los sustratos. Sin embargo, a diferencia de las enzimas, las coenzimas se degradan durante su actividad, por lo que deben renovarse de manera constante. Según las más recientes investigaciones, un déficit crónico de oligoelementos puede producir la inhibición o paralización de algunos sistemas enzimáticos, con la aparición consiguiente de enfermedades diversas. Un ejemplo de este déficit se muestra en la relación entre el magnesio y las enzimas glutatión sintetasa y metionina adenosina transferasa. Una deficiencia de magnesio puede traducirse en síntomas tan diversos como descalcificación, calambres, temblores, desorientación, nerviosismo, pérdida del apetito, mala coordinación,
convulsiones ocasionales (preeclampsia y eclampsia), arritmias cardiacas y enfermedades degenerativas. Los oligoelementos requeridos cada día por el organismo deben proveerse a través de una dieta adecuada; no obstante, hoy en día se observa en el paciente promedio un desequilibrio funcional de oligoelementos, lo cual puede atribuirse a los siguientes factores: • Consumo de alimentos refinados, los cuales han perdido gran parte de estos micronutrimentos. • Malos hábitos alimenticios. • Consumo de cigarrillos y licores. • Sobrecarga de tóxicos en el ambiente. • Estrés excesivo que incrementa el requerimiento de algunos elementos. En los casos de deficiencia, el clínico puede recomendar una dieta especial con alimentos ricos en los nutrimentos necesarios, suministrar por vía oral los oligoelementos deficitarios o aportarlos por vía intravenosa o intramuscular, según sea la gravedad de la carencia.
COBALTO La única función conocida del cobalto en los animales es su papel como componente de la cobalamina, vitamina B12. El cobalto debe suministrarse a los mamíferos en forma de vitamina B12, aunque en teoría el cobalto elemental de la dieta puede convertirse en cobalamina por la acción de las bacterias intestinales. El cobalto elemental se absorbe bien en el intestino y comparte un mecanismo de transporte con el hierro. La absorción del cobalto, al igual que la del hierro, aumenta en forma significativa en los individuos con insuficiencia hepática (sobrecarga de hierro y hemocromatosis idiopática). El cobalto se excreta de modo primario en
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Endonutrición. Apoyo nutricio
la orina y tiene un orden bajo de toxicidad en todas las especies estudiadas.
COBRE El cuerpo del sujeto adulto contiene alrededor de 100 mg de cobre y las concentraciones más altas se encuentran en hígado, cerebro, riñón y corazón. La absorción de cobre en el aparato digestivo requiere un mecanismo específico, a causa de la naturaleza intensamente insoluble de los iones cúpricos (Cu2+) para mantenerlo soluble en el pH del líquido intestinal. En las células mucosas del intestino es posible que el cobre se relacione con una proteína fijadora de metales, de peso molecular bajo, llamada matalotioneína. El cobre entra al plasma, donde se une a aminoácidos, en particular a la histidina, y a la albúmina sérica en un solo sitio de fuerte unión. En menos de una hora, el cobre apenas absorbido se elimina de la circulación por el hígado. El hígado procesa al cobre a través de dos vías. El cobre se excreta en la bilis hacia el aparato digestivo, desde el cual no puede resorberse. En realidad, la homeostasis del cobre se mantiene en forma exclusiva por medio de la excreción biliar: cuanto mayor sea la dosis de cobre, mayor cantidad se excreta en las heces. En condiciones normales, la orina humana sólo contiene trazas de cobre. La segunda vía del metabolismo del cobre en el hígado es su incorporación como parte integral de la ceruloplasmina, una glucoproteína sintetizada de manera exclusiva por el hígado. La ceruloplasmina es una fenoxidasa dependiente del cobre que representa 95% del cobre plasmático humano. La ceruloplasmina no es una proteína transportadora de cobre, puesto que el cobre de este compuesto no se intercambia con el ion cobre o el cobre unido a otras moléculas.
HIERRO El hierro es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre, pero el organismo de un adulto normal de 70 kg contiene tan sólo entre 3 y 4 g de hierro. Este elemento se utiliza sobre todo en el transporte de oxígeno por la hemoglobina. Ambos iones, el ferroso y el férrico, son solubles a pH neutro y, por lo tanto, se requieren sistemas especiales para su transporte e insertar estos iones en los sitios donde actúan. El hierro de la alimentación se encuentra de manera predominante como ion férrico unido con solidez a moléculas orgánicas. En el estómago, donde el pH es 4, el Fe3+ puede disociarse y reaccionar con sustancias de peso molecular bajo, como fructuosa, ácido ascórbico, ácido cítrico y aminoácidos para formar complejos que permitan al Fe3+ permanecer soluble al pH neutro del
líquido intestinal. El hierro no se desprende del hem en el estómago, sino que se desplaza como tal al intestino. En condiciones normales, la pérdida de hierro procedente de un organismo de un varón se limita a 1 mg/día como resultado de la descamación del intestino y otras células que contienen hierro. Las mujeres pierden hierro durante la menstruación. En consecuencia, el mecanismo por el cual las reservas corporales totales de hierro se pueden regular actúa en la absorción de este ion. En la alimentación ordinaria se ingieren entre 10 y 20 mg de hierro cada día, pero de esta cantidad se absorbe menos de 10%. En consecuencia, en condiciones normales, muy poco del hierro dietético se absorbe, las cantidades excretadas en la orina son mínimas y una porción elevada del hierro total del organismo se redistribuye de manera continua de diversos circuitos metabólicos. La necesidad mayor de hierro ocurre en la infancia y la adolescencia; los niños en estas etapas del desarrollo absorben un porcentaje más alto del hierro de los alimentos que los adultos. La deficiencia de hierro en niños, adolescentes y mujeres que menstrúan puede atribuirse a una alimentación inadecuada. La deficiencia en el varón adulto se debe por lo general a una hemorragia sustancial. El hierro del hem se absorbe por la célula mucosa intestinal intacta y a continuación este último se desintegra y el hierro se libera dentro de la célula. El hierro que no procede del hem se absorbe en estado ferroso. El Fe2+ se absorbe en la célula mucosa del duodeno y el yeyuno proximal y se oxida con rapidez a Fe3+. El ion férrico se fija por una molécula intracelular transportadora. Dentro de la célula, la molécula transportadora libera Fe3+ a las mitocondrias y a continuación, de acuerdo con el metabolismo del individuo, se distribuye el hierro Fe3+ en proporciones específicas a la apoferretina o la apotransferrina. En el adulto, bajo condiciones normales, cuando la absorción diaria de hierro es de 1 mg aproximadamente, el transportador intracelular de este ion en la célula mucosa casi está saturado. Transfiere cantidades significativas de hierro a la apoferrina para formar ferritina y transfiere la cantidad habitual de hierro a las mitocondrias. El resto se transporta a través de la superficie serosa de los vasos de la apotransferrina. En los estados deficitarios de hierro, la capacidad del transportador intracelular de hierro se expande y se absorbe más del elemento si está disponible en la alimentación. Aunque las mitocondrias reciben el suministro habitual de hierro, en la célula no se forma ferritina y la mayor parte se transporta al compartimiento expandido de la apotransferina en el plasma. En el caso de la sobrecarga de hierro, el transportador está disminuido en capacidad y se satura.
MOLIBDENO Aunque se desconocen los requerimientos humanos del molibdeno, es evidente que este metal es necesario para
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Oligoelementos la función de las metaloenzimas xantina oxidasa, aldehído oxidasa y sulfito oxidasa. En condiciones normales, no se ha observado la deficiencia de molibdeno en el ser humano ni en otra especie. En realidad, no se conoce el metabolismo de este metal, salvo que las formas hexavalentes solubles en agua se absorben a través del intestino. La orina es la principal vía de excreción del molibdeno. Cierta evidencia revela que el molibdeno interfiere con el metabolismo del cobre mediante la disminución de la eficiencia en la utilización de este elemento y tal vez incluso por la movilización del cobre de los tejidos.
SELENIO El selenio es un componente integral de la glutatión peroxidasa, una enzima con una función intracelular de antioxidante muy semejante a la función relacionada de la vitamina E o tocoferol α. No se han notificado casos de deficiencia en los seres humanos, pero sí en animales como el ganado vacuno. Es posible la intoxicación por selenio en animales y en el varón, aunque su mecanismo no se comprende.
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MANGANESO El manganeso existe en cantidades elevadas en las mitocondrias y funciona como un factor necesario para la activación de las glucosiltransferasas que se ocupan de la síntesis de oligosacáridos, glucoproteínas y proteoglucanos. El manganeso se absorbe en todo el intestino delgado por un mecanismo semejante al que se describió para el hierro, mediante una transferencia de las células de la mucosa hacia la sangre del sistema porta. En realidad, la absorción de Mn2+ está aumentada en la deficiencia de hierro y éste la puede inhibir. La presencia de etanol en el intestino puede incrementar de modo considerable la absorción de Mn2+. Los iones de Mn2+ pasan al hígado procedentes de la circulación portal y ahí se equilibran en poco tiempo con el Mn2+ de las mitocondrias hepáticas. Al parecer, la deficiencia de manganeso reduce en grado considerable la síntesis de oligosacáridos y la formación de glucoproteínas y proteoglucanos. Además, resultan afectadas varias metaloenzimas que poseen Mn2+, como hidrolasas, cinasas, descarboxidasas y transferasas.
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CINC Existen tal vez dos docenas de metaloenzimas que contienen cinc, incluidas la anhidrasa carbónica, la superóxido dismutasa y la timidincinasa. Por consiguiente, no es de sorprender que una deficiencia de cinc se acompañe de una disfunción multigeneralizada. En la luz intestinal hay un factor fijador de cinc que, al parecer, lo secreta el páncreas y promueve la absorción del metal. El cinc, al igual que el hierro, puede quedar secuestrado en la célula por proteínas fijadoras de cinc específicas. En forma subsecuente se transfiere a la molécula de albúmina, en el lado seroso de la membrana de la célula mucosa. El cobre puede interferir en la absorción de cinc al competir por los sitios de unión de la molécula de albúmina dentro del espacio intravascular. Cifras elevadas de fosfato y calcio agravan la deficiencia de cinc. Este ion se secreta en el jugo pancreático, y en pequeña proporción en la bilis; por lo tanto, las heces son la vía principal de excreción. No obstante, se pueden tener cantidades notorias de cinc en el sudor. El cinc, de la misma manera que el cobre, puede fijarse por la metalotioneína hepática cuando la ingestión del metal aumenta. La deficiencia de cinc puede acentuarse como trastorno primario de su absorción en la acrodermatitis enteropática, una rara enfermedad autosómica recesiva caracterizada por signos dermatológicos, oftálmicos, gastrointestinales y neuropsiquiátricos, junto con retardo del crecimiento e hipogonadismo. La deficiencia secundaria de cinc puede presentarse en la malabsorción de cualquier origen o por aumento de su excreción urinaria.
CROMO Se cree que el cromo interviene en la regulación del metabolismo de la glucosa, tal vez como un componente del “factor de tolerancia a la glucosa”. La forma trivalente del cromo puede mejorar la tolerancia a la glucosa en individuos que sufren de desnutrición calórico-proteínica. Se ha sugerido que el cromo es importante para el metabolismo de proteínas y lípidos, en particular el colesterol. El cromo se absorbe en el intestino delgado por una vía que parece compartir con el cinc. El cromo se transporta a los tejidos unido a la transferrina y aparece en las mitocondrias, microsomas y citosol del hepatocito y se excreta sobre todo en la orina. El cromo hexavalente es mucho más tóxico que el trivalente.
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Endonutrición. Apoyo nutricio
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Capítulo 4
Metabolismo de los carbohidratos Ramón Barragán Jaín
Los carbohidratos o glúcidos constituyen la principal fuente de energía o combustible en la dieta humana promedio (alrededor de 46%). La mayor parte de ellos, cerca de 22%, se ingiere en forma de polisacáridos, como almidones y dextrinas, casi todos procedentes de los cereales y verduras, como maíz y papas; 24% corresponde a sacarosa, maltosa y otros azúcares. La celulosa es un importante polisacárido que se halla en los alimentos, pero no se degrada a través de la digestión; su importancia es vital para una serie de procesos en el tránsito y desecho alimentario por el tubo digestivo.
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DIGESTIÓN La digestión de la mayor parte de los carbohidratos se realiza a través de hidrolizaciones, que ocurren a lo largo del tubo digestivo, mediante la rotura de los polisacáridos en oligosacáridos y disacáridos hasta llegar a monosacáridos, que son más fáciles de absorber por parte de los endoteliocitos. Esta rotura secuencial de los carbohidratos, que se efectúa desde el segmento primario del aparato digestivo, comienza en la boca con la amilasa salival y a continuación en la primera porción del intestino a través de la amilasa pancreática, que se libera por la estimulación de carbohidratos en el estómago; entonces inicia la segunda fase, que es la distensión de la cámara gástrica y la secreción de hormonas, entre ellas colecistocinina y gastrina; estas hormonas envían una señal de segundo mensajero hacia el páncreas y su porción exocrina activa la producción de diferentes cinasas (en forma de cimógenos) que hidrolizan a los carbohidratos y otros macronutrimentos. La digestión continúa y en el yeyuno se activa otra hidrolización que al final rompe a los disacáridos (mediante disacaridasas) y los transforma en monosacáridos, en el succus entericus, donde se encuentran las maltasas, sacarasas y lactasas. Las amilasas salival (ptialina) y pancreática (amilopepsina) son 1,4-glucosidasas, que hidrolizan sólo a los
enlaces 1 a 4 de los carbohidratos complejos y no afectan a la uniones glucosílicas 1 a 6, o puntos de ramificación de la amilopectina (forma de almidón ramificado); estas enzimas transforman al almidón y glucógeno en maltosa y dextrinas. Estos últimos son un conjunto de oligosacáridos ramificados o productos de la digestión parcial. La amilasa a pancreática de estos residuos sirve para convertirlos en maltosa e isomaltosa (a-1-6-disacárido), glucosa y oligosacáridos residuales. El proceso digestivo final ocurre en la mucosa de la luz intestinal e implica la acción de una dextrinasa a, una oligo-1,6-glucosidasa. Esta enzima hidroliza las uniones 1-6 glucosídicas y tiene como resultado glucosa a partir de oligosacáridos e isomaltosa. También se encuentran una glucosidasa a o maltasa. Como consecuencia de esta reacción se obtienen monómeros de glucosa. Los productos finales de estas reacciones son monómeros de glucosa, fructosa y galactosa. Estos tres monómeros son los que se absorben sobre todo en el tubo digestivo a través de las células intestinales hacia el torrente sanguíneo. Los productos finales de la digestión de estos carbohidratos se absorben en 95%, por lo que puede emplearse el tubo digestivo con rapidez después de la digestión y absorción de los carbohidratos. Desde el punto de vista étnico existen diferencias en las disacaridasas, es decir, algunas poblaciones, como la asiática o la africana, sufren agotamiento temprano de lactasa y estos individuos desarrollan intolerancia a la lactosa.
ABSORCIÓN La absorción de los carbohidratos, a través de los enterocitos, se realiza en la mayor parte de las ocasiones por difusión simple, como en el caso de la absorción de las hexosas, para las que es más fácil atravesar la membrana celular entérica (sobre todo para la glucosa y la galactosa). Se ha observado que la velocidad de absorción de algunos monosacáridos en la luz intestinal presenta los
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Endonutrición. Apoyo nutricio
siguientes valores relativos, si se toma como referente la absorción de la glucosa: Glucosa = 100 D-galactosa = 110 D-fructosa = 43 D-manosa = 19 D-xilosa = 15 D-arabinosa = 9
El mecanismo de transporte de la glucosa y la galactosa hacia el interior de las células se efectúa en el borde en cepillo de los endoteliocitos. Este proceso tiene un lugar preciso y utiliza un transportador mediante un proceso activo en el cual intervienen iones de sodio. El ingreso de la glucosa requiere del cotransporte de Na+ por medio de la misma proteína de transporte. El transporte se lleva a cabo de un medio de menor concentración a uno de mayor. La energía necesaria se obtiene a partir del ingreso simultáneo de Na+, desde una concentración elevada relativa en la luz intestinal hasta una inferior dentro de la célula. Por lo tanto, hay una propensión a que los iones de sodio fluyan hacia el interior de la célula en dirección descendente y arrastren con ellos a la molécula de glucosa. El flujo de Na+ puede proseguir de forma natural sólo mientras se mantenga un gradiente apropiado. Ello exige el funcionamiento de una bomba de sodio que transfiera el ion acumulado dentro de la célula hacia el torrente sanguíneo. Este proceso ascendente requiere energía en forma de ATP. En realidad, al liberarse los iones de sodio, ingresan iones de potasio, y se produce la hidrólisis de ATP. Por esta razón se conoce como ATPasa de sodio-potasio. El transporte de glucosa moviliza iones de sodio y requiere energía; éste es el principio sobre el que se basan las soluciones de hidratación oral; la integridad de la mucosa intestinal es muy importante, no así su motilidad. La insulina no incrementa el transporte de glucosa de la luz intestinal; más bien, dado que es una hormona anabólica, mejora el transporte de glucosa a través de las membranas celulares del miocito y el adipocito. La manosa y la fructuosa se absorben al parecer por un proceso de difusión facilitada, pero su movimiento a través de las membranas es más rápido de lo que podría esperarse por. Este mecanismo de transporte implica la formación intermedia de un complejo con una proteína específica de transporte y se realiza de un medio de concentración mayor a un medio de concentración menor, hasta alcanzar un equilibrio. Otros azúcares, como las pentosas, se absorben por difusión simple a través de la bicapa lipídica de la membrana. La absorción de monosacáridos tiene lugar en el yeyuno y el inicio del íleon.
DESTINO Una vez absorbidos los monosacáridos a través de la mucosa intestinal ingresan a continuación a la circulación portal y se desplazan de manera directa al hígado, donde
se metabolizan en una proporción de 60%. En condiciones normales, el hígado contiene muy poca glucosa libre y la mayor parte de las moléculas que ingresan se fosforila a glucosa-6-fosfato. De este modo se mantiene un gradiente descendente de glucosa libre, siempre que el nivel portal de esta hexosa sea elevado. La glucosa-6-fosfato no puede salir de la célula debido a que la membrana celular es impermeable a esta molécula. El resto de la glucosa ingresa a la circulación general; la función esencial del hígado es controlar la concentración sanguínea sistémica (homeostasis de la glucosa) para que se mantenga entre 70 y 90 mg/dL de sangre. También transforma al lípido, que se moviliza al tejido adiposo. Otros monosacáridos de la dieta, fructuosa y galactosa, se fosforilan y se convierten en glucosa.
TRANSFORMACIÓN DE LA GLUCOSA EN ENERGÍA Glucólisis La glucólisis es la transformación de glucosa en piruvato para la obtención de energía. En este proceso participan 10 enzimas y la secuencia de reacciones es la misma para todos los organismos; las diferencias radican en la regulación de las enzimas y el destino del piruvato. Cualquier célula degrada la glucosa de dos maneras: • Fermentación: la glucosa no se degrada por completo porque no se oxida, sino que se conforman dos moléculas más pequeñas (de tres carbonos). Se forma lactato en la fermentación láctica y etanol en la alcohólica. La fermentación no requiere oxígeno: ΔG < 0 = -217 kJ/mol
• Degradación completa hasta CO2. Es necesaria la intervención del O2: C6H12O6 + 6 O2 g 6 CO2 ΔG < 0 = -2 810 kJ/mol
No se produce la combustión completa de la glucosa en una sola reacción sino en muchas etapas, un proceso que libera energía en porciones utilizables. A continuación se mencionan varias etapas:
Primera etapa o glucólisis La oxidación es un proceso en el cual intervienen muchas enzimas que recogen todos los electrones del sustrato y para ello se necesitan cofactores. Al final de esta etapa se obtiene el esqueleto carbonado en forma de CO2 y los electrones recogidos en la deshidrogenasa. No se libera toda la energía; parte la conservan los cofactores. C6H12O6
6 CO2 FADH2, NADH
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Metabolismo de los carbohidratos Segunda etapa Los cofactores ceden los electrones al O2 para formar H2O y deben regenerarse. La cadena respiratoria transporta los electrones desde los cofactores hasta el O2. La cantidad de energía depende de la tendencia de los cofactores a ceder los electrones y la del O2 a captarlos. Éste es un proceso espontáneo muy favorable. Al transportar electrones se bombean protones a través de la membrana: C6H12O6
•
6 CO2 NAD+ FAD
NADH FADH2
•
H2O
•
O2
La degradación de la glucosa por el proceso llamado glucólisis en el cual la glucosa de seis carbonos da lugar a dos piruvatos de tres carbonos, con formación durante esta reacción de NADH. Para degradarse, el piruvato se descarboxila y forma 2 CO2 y 2 HAc, que se une siempre a la acetil-CoA y se crea NADH. Para degradar la acetil-CoA entra en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos (del ácido cítrico o de Krebs), como se muestra en la figura 4-4. La acetil-CoA se degrada a 2 CO2. Acoplado al ciclo se crea gran cantidad de NADH y algo de FADH2 que ceden los electrones al O2 para formar H2O. En las mitocondrias esta cesión se realiza en etapas para liberar porciones de energía. ólisis
Gluc
Glucosa
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H 2O
hexocinasa. También se puede fosforilar por acción de otra enzima que no intervenga en la cadena glucolítica. El sustrato específico es la glucosa y la enzima es la glucocinasa, que tiene una afinidad por la glucosa menor que la cinasa (Km más grande). Sólo actúa cuando la concentración de glucosa es muy alta. El paso de glucosa a G6P tiene ΔG’ < 0 pero es irreversible. Para facilitar una segunda fosforilación se avanza a un isómero. La G6P se transforma en fructosa-6-fosfato por acción de la fosfocinasa. Se fosforila a expensas del ATP gracias a la fosfofructocinasa que se convierte en fructosa-1,6-bifosfato (o FBP). P en C1 y C6. Este paso es irreversible; la enzima es el principal punto de control de la glucólisis. Esta molécula se degrada, no se almacena. La molécula se escinde en dos de tres carbonos fosforilados: gliceraldehído-3-fosfato y fosfato dihidroxiacetona, enzima encargada de la aldolasa que lleva a cabo una condensación aldoica. En ΔG’ > 0, la glucólisis ocurre porque, como los productos se consumen, se desplaza a la derecha. Los dos isómeros pueden transformarse el uno en el otro por medio de una triosa fosfato isomerasa. Esta enzima tiene perfección cinética y actúa con rapidez a medida que llega el sustrato al sitio activo. En el equilibrio 90% es PDHA, pero todo se convierte en Gd3P por lo que la reacción Gd3P ↔ PDHA está desplazada hacia la izquierda. El Gd3P recoge todos los carbonos de la glucosa. 1,6 C(1) H2OP 2,5 C(2) HOH
2CO2 Acetil-CoA
NADH
•
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Krebs
22 × CO2
Hasta este punto se han gastado 2 ATP. En la segunda etapa del Gd3P se convierte en piruvato:
NADH
O2
3,4 C(3) HO
FADH2
Cada molécula: Si el aceptor final es el O2 se trata de respiración aerobia y, si es distinto, anaerobia. El aceptor final puede ser S que se transforma en SH2 (bacterias del azufre) o el CO2 que pasa a CH4 (bacterias metanogénicas).
Descripción de la glucólisis Ocurren 10 reacciones a través de las cuales la glucosa se transforma en dos moléculas de piruvato. • La glucosa se fosforila al ingresar en la célula a expensas del ATP y se convierte en glucosa-6-P. Si el P procede del ATP, una cinasa cataliza la reacción y, dado que puede actuar sobre otras hexosas (aunque tiene mayor afinidad por la glucosa), recibe el nombre de
• Oxidación del aldehído hasta ácido 3-fosfoglicerato. • La célula guarda la energía de oxidación y forma un intermediario acoplado con alto potencial de transferencia de Pi, el 1,3-bifosfoglicerato, por medio de la gliceraldehído 3P deshidrogenasa. El enlace ~ muestra una gran tendencia a perderse. Este grupo dirige la síntesis de ATP. Los electrones los recoge el cofactor de la deshidrogenasa, el NAD. Se forma 1 NADH por cada BPG. • Se forma 3-fosfoglicerato por medio de la 3-fosfoglicerato cinasa con gasto de 1 ATP. • El P tiene poco potencial de transferencia, por lo que se cambia a la posición 2 por medio de la fosfoglicerato mutasa y el resultado es 2-fosfoglicerato. • Se deshidrata por medio de una enolasa para posibilitar la creación de una forma enólica fosforilada del piruvato, el fosfoenolpiruvato (PEP), que tiene un alto potencial de transferencia del P. • Por medio de la piruvatocinasa (proceso regulado) se obtiene piruvato que conserva los carbonos de la glucosa (figura 4-1):
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Endonutrición. Apoyo nutricio 1,6 CH3 2,5 C=H
Glucólisis: ATP ADP Glucosa Glucocinasa
G6P
3,4 COO– fosfocinasa
F6P
ATP
ADP
fosfofructocinasa
NAD+ Gd3P
ATP
3PG [(CH2OP) - (CHOH) - (COO–)]
PDHA
ADP
3 -fosfoglicerato cinasa
Gd3P (CH2OP) - (CHOH) - (COH) aldolasa
F1 6BP
(CH2OH) - (C = O) - (CH2OH) PDHA
NAD 1,3 BPG (CH2OP) - (CHOH) - (C O)
O
gliceraldehído 3P deshidrogenasa
3PG (CH2OP) - (CHOH) - (COO–)
fosfoglicerato mutasa
2PG (CH2OH) - (HCOP) - (COO–)
H 2O PEP (CH2) = (C–O–P) - (COO–)
piruvato (CH3) - (C = O) - (COO–)
Figura 4-1. Ciclo de la glucólisis.
Balance neto: glucosa + NAD+ + 2 ADP + 2 Pi g 2 piruvato + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP g fosforilación a nivel de sustrato. El NADH debe reoxidarse para que la glucólisis no se detenga. Si hay O2 ocurre mediante la cadena de transporte electrónico; si no hay, otras moléculas se reducen. La forma de oxidarse depende del entorno del piruvato. ΔG’ = 686 kcal/mol
Si hay O2 suficiente, el NADH se reoxida en la cadena de transporte electrónico. Para degradar la glucosa por completo entra en el ciclo de Krebs y para que el piruvato ingrese en este ciclo se transforma en acetil-CoA. 2 CO2 Piruvato
Acetil-CoA 2 CO2
C.A.C
2 CO2 3 NADH, FADH2, GTP
Se reoxida en la cadena de transporte electrónico
Otros sustratos glucolíticos Glucógeno El glucógeno es un polisacárido formado por moléculas de glucosa unidas por enlaces glucosídicos; es la forma de almacenamiento de la glucosa. Para liberar la glucosa se efectúa una fosforólisis que escinde el fósforo y se obtiene el polímero con una unidad menos y una glucosa fosforilada en el C1. Para incorporarla a la vía se transforma en G6P mediante mutasas. Monosacáridos Fructosa. También denominada levulosa, es una forma de azúcar encontrada en las frutas y la miel. Es un monosácarido con la misma fórmula empírica que la glucosa, pero con diferente estructura. Es una hexosa (seis átomos de carbono). Todas las frutas naturales tienen cierta cantidad de fructosa (a menudo con glucosa), que puede extraerse y concentrarse para elaborar un azúcar alternativo. Existen dos vías metabólicas en las cuales es posible utilizar la fructuosa de manera normal. Este monosacárido es uno de los más extendidos en la naturaleza; combinado con la glucosa en la forma de disacárido es el azúcar natural, la cual se desdobla en el intestino. A continuación se describen estas formas. 1. La hexocinasa la fosforila y entra de modo directo. 2. La hexocinasa tiene más afinidad por la glucosa; si hay mucha, no fosforila a la fructosa. En áreas con mucha glucosa, como el hígado, se fosforila la fructosa en el C1 con fructocinasa y se obtiene F1P (F1P → Gd + PDHA). Sólo falta fosforilar Gd mediante triosacinasa.
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Balance: 1 glucosa = 2 piruvato. Se gastan 2 ATP para los 2 gliceraldehídos. En la segunda parte, 1 gliceraldehído = 1 piruvato y se producen 2 NADH (1 por cada Gd). Y por cada Gd se sintetizan 2 ATP, en total 4 ATP.
Metabolismo de los carbohidratos Galactosa. La galactosa se fosforila mediante una cinasa específica y se forma galactosa-1-P (epímero de la glucosa). Dado que debe estar activada, se une a UDP y produce UDP-glucosa-1-P; a continuación se libera y se obtiene glucosa-1-P. En general, deben formarse intermediarios tras fosforilarse a partir de la glucólisis. Disacáridos. Los disacáridos sacarosa, lactosa y, por degradación de otros polímeros, maltosa no entran de manera directa en la célula sino que se hidrolizan para producir los monosacáridos correspondientes: • Sacarosa: glucosa + fructosa. • Lactosa: glucosa + galactosa. • Maltosa: glucosa + glucosa.
Regeneración del NAD+ Hay varias posibilidades relacionadas con el destino del piruvato. • Si hay O2 funciona la cadena de transporte electrónico y los cofactores se reoxidan. • Si no hay O2 no hay cadena de transporte electrónico y el piruvato o productos relacionados con él reoxidan al cofactor por fermentación.
Fermentación láctica Transforma el piruvato en ácido láctico.
Piruvato (CH3) - (C = O) - (COO–)
NADH
NAD+
lactato deshidrogenasa
ácido láctico (CH3) - (CHOH) - (COO–)
Puede dirigirse en los dos sentidos, según existan NAD+ o NADH:
Fermentación alcohólica
Balance neto: glucosa + 2 ADP + 2Pi g 2 lactato + 2 ATP.
En la fermentación alcohólica el piruvato se descarboxila primero hasta formar acetaldehído. Se requiere un cofactor porque actúa una carboxilasa; puede ser la TPP (tiamina pirofosfato). A continuación se transforma en etanol y se regenera NAD+:
Se obtiene una pequeña parte de la energía de la glucosa porque no se degrada por completo. El proceso es rentable porque se obtienen 2 ATP sin O2 y se puede recuperar el lactato al sintetizar la glucosa. En ausencia de oxígeno se realiza la fermentación láctica en el citosol por fosforilación a nivel de sustrato. Los organismos aerobios la utilizan cuando escasea el O2 y no llega con la suficiente rapidez para reoxidar a los cofactores:
Balance: glucosa + 2 ADP + 2Pi g 2 CO2 + 2 etanol + 2 ATP El piruvato se transforma en acetil-CoA:
ΔG’ = -46 kcal/mol
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CO2 Piruvato (CH3) - (C = O) - (COO–)
piruvato descarboxilasa
CO2 Piruvato (CH3) - (C = O) - (COO–)
acetaldehído (CH3) - (COH)
NADH
NAD+
alcohol deshidrogenasa (etanol)
(CH3) - (CH2OH)
NADH
piruvato deshidrogenasa
CH3 - CO-SCoA
Ocurre una reacción de descarboxilación oxidativa; los e- recogidos por el cofactor hacen que pase a NADH (es necesario regenerarlo). La piruvato deshidrogenasa en los eucariotas se halla en la mitocondria. El piruvato de la glucólisis tiene lugar en el citosol; si hay O2 entra en la mitocondria por medio de un transportador específico y la acetil-CoA se libera en su interior.
Piruvato deshidrogenasa Es un complejo formado por tres enzimas distintas, muchas cadenas polipeptídicas (60-80) y tres actividades distintas. E1 es la piruvato deshidrogenasa, E2 es la dihidrolipoíl transacetilasa y E3 es la dihidrolipoíl deshidrogenasa. Se necesitan cinco cofactores distintos: TPP (E1), HSCoA,
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Endonutrición. Apoyo nutricio
NAD+, FAD (E3 depende de FAD). El cofactor de E2, el ácido lipoico, se une de modo covalente a la proteína y forma un enlace amida, por lo que se conoce como lipoamida cuando forma parte de la proteína. Además,
hay dos enzimas reguladoras. La piruvato deshidrogenasa es igual a otra que participa en el ciclo de Krebs, pero el sustrato es distinto, el α-oxoglutarato (intermediario en el ciclo de Krebs).
oxoácido α oxoglutarato CH2 - COO– CH2 CO -
CO2
NADH
α oxoglutarato deshidrogenasa COO– igual al del piruvato
CH2 - COO– CH2 CO - SCoA
igual a piruvato deshidrogenasa
Succinil CoA
Balance global de la oxidación total de la glucosa:
glucólisis 2 ATP
2 piruvato
mitocondria
Acetil-CoA 2 NADH
2 NADH (1) Se regenera en la cadena de transporte electrónico
(1) No puede entrar en la mitocondria; emite sólo los e- por medio de una lanzadera. Total ATP = 24 (Krebs) + 6 (piruvato deshidrogenasa) + 4 (NADH citosol) + 2 (glucólisis a nivel de sustrato) = 36 ATP
Gluconeogénesis La gluconeogénesis es la síntesis de glucosa a partir de precursores no carbohidratos. Es posible a partir de CO2 (fotosintéticos) o a partir de restos de dos (sólo células que tengan el ciclo del glioxilato) o tres carbonos. La gluconeogénesis es el proceso inverso a la glucólisis. Los principales precursores son lactato, glicerol de los lípidos (los lípidos son glicerol más ácido graso, no convertibles en carbohidratos) y aminoácidos glucogénicos. La glucosa se sintetiza porque se usa como fuente de energía y el esqueleto carbonado sirve para construir estructuras químicas, como las ribosas. Hay reservas de glucosa en forma de glucógeno para disponer de la energía. Existen células muy selectivas en cuanto al sustrato energético, como las cerebrales, que sólo admiten glucosa. Si falla el aporte de glucosa se sintetiza para uso de estas células. La reserva tiene utilidad sólo por un día; luego se degradan proteínas. La gluconeogénesis tiene lugar en el citosol, al igual que la glucólisis. No son procesos iguales porque en la
2 CO2
2CO2 C.A.C
2 CO2
2x3 NADH g 18 ATP 2x FADH2 g 4 ATP (2x2) 1 GTP = 1 ATP g 2 ATP (2x1) Total 24 ATP de Krebs
2 x 3 = 6 ATP
glucólisis ΔG’ < 0 y no se puede usar la vía al revés. Sólo se utilizan las siete reacciones que se encuentran en equilibrio y no las tres irreversibles; más bien se realiza un rodeo Glucólisis (figura 4-2): Todos los intermediarios del ciclo de Krebs pueden salir de la mitocondria, salvo el oxalacetato, que carece de transportador. El oxalacetato se transforma en malato porque esta reacción es reversible en el ciclo del ácido cítrico y en el citosol se transforma en fosfoenolpiruvato. Para efectuar el rodeo se gastan 2 ATP. El CO2 se gasta y luego se libera y el NAD+ se regenera. Si en la otra reacción se produce ATP, en este caso se consume, lo cual se aplica también para NAD. Para formar una molécula de seis carbonos se necesitan dos piruvatos y dos gliceraldehídos. Se parte siempre de dos piruvatos y el gasto posterior se multiplica por dos. Al llegar a F1,6BP se elimina el fosfato mediante una hidrólisis. La fructosa bifosfatasa es el punto de control más importante de la gluconeogénesis: F1,6BP g F6 Pi g H2O Al llegar a G6P: [glucosa 6 fosfatasa]: ADP g ATP G6P g glucosa H2O g Pi
Balance: si glucólisis y gluconeogénesis ocurrieran de manera simultánea se perderían 4 ATP.
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Glucosa
Metabolismo de los carbohidratos Hexocinasa Glucosa
3 ATP
ADP
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fosfofructocinasa G6P
fg
2 ATP
ADP
F1, 6BP
PEP g 1 piruvato]
2x [(Gd3P + PDHA)
Gluconeogénesis: CO2 ATP
NADH
piruvato
piruvato carboxilasa (biotina) oxalacetato
acetil-CoA
(oaa
CO2
citrato g malato)
malato
NAD+ sale al citosol malato NADH
NAD+
CO2 PEP
oxalacetato GTP
Figura 4-2. Ciclo de la gluconeogénesis.
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Regulación de la glucólisis y la gluconeogénesis La regulación de la glucólisis y la gluconeogénesis debe ser conjunta para ambos procesos y la activación de una supone la interrupción de la otra. La carga energética es un modulador y, cuando es alta, activa a la gluconeogénesis y desactiva a la glucólisis, y viceversa. Las enzimas hexocinasa, fosfofructocinasa y piruvatocinasa son puntos importantes de control.
Regulación de la glucólisis • Hexocinasa: se inhibe por G6P, que es el producto de la reacción. No fosforila más si la concentración de G6P es elevada. El ATP es un inhibidor también. • Fosfofructocinasa: es el punto más importante de control, se inhibe por ATP y se activa por ADP; también la suprime el citrato (primer producto del ciclo del ácido cítrico, CAC). Si la concentración de citrato es alta, el CAC opera con más lentitud en comparación con la degradación del sustrato (acetil-CoA), por lo que la concentración de glucosa es más alta. En el CAC se produce gran cantidad de NADH y FADH2, que para ser utilizables deben reoxidarse en la cadena de transporte electrónico y crear un gradiente de protones. Si el
gradiente no se consume, las coenzimas no se reoxidan y el CAC se detiene. • Fructosa 2,6 bifosfato: es el único regulador en la glucólisis y la gluconeogénesis. Es un activador para la glucólisis. Se forma a partir de F6P por fosfofructocinasa1, que regula también la destrucción. (PFK2):
F6P
PFK2
F26BP PFK1
Si la concentración de F26BP es alta se debe a un exceso de glucosa y se activa la degradación.
Regulación de la gluconeogénesis • Piruvato carboxilasa: es el primer punto de control; sólo se activa en presencia de la acetil-CoA. Si la concentración de ATP es alta activa a la gluconeogénesis. • FBPasa: es el punto más importante de control. Las condiciones celulares determinan que no funcionen a la misma velocidad porque hidrolizarían ATP. La
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Endonutrición. Apoyo nutricio
hexocinasa se activa por el ATP y se inhibe por ADP y AMP. Este paso está aún más regulado porque está más controlado.
ATP
PFK
ADP
Este glicerol 3P se puede transformar en PDHA, que ya es un intermediario de la gluconeogénesis. Estos dos componentes participan en la lanzadera para introducir NADH en la mitocondria. Aminoácidos: se incorporan por reacciones de transaminación que dan lugar a los correspondientes oxoácidos que se dirigen a la cadena de gluconeogénesis. Ala g piruvato, Asp g oxalacetato, Glu g α-oxoglutarato
F6P
F1, 6BP
El requisito para construir glucosa es que sean C3.
FBPasa
H 2O
La F26BP regula los dos flujos metabólicos: es activa para la PFK e inhibidora para la FBPasa. Cuando aumenta la concentración de FBPasa, la glucólisis se activa y se bloquea la gluconeogénesis. Los valores de FBP están regulados por las concentraciones de glucosa. Se forma a partir de F6P por una fosforilación. Estas enzimas varían su actividad por modificación covalente, ya que se pueden fosforilar por una cinasa llamada proteincinasa a. Cuando fosforila a la PFK2 la forma es inactiva y si fosforila a la otra la forma es activa. La proteincinasa a se activa cuando los valores de glucosa son bajos. En ese momento aparece en la sangre una hormona llamada glucagón que al llegar a la célula que puede sintetizar glucosa es reconocida y se activa la proteincinasa a, de forma tal que se activa la FBP2 para que desciendan las concentraciones de F26BP, se activa la gluconeogénesis y se inhibe la glucólisis. • Piruvato deshidrogenasa: está muy regulada porque se relaciona con la producción de energía. También se halla bajo control de la fosforilación (modificación covalente). Hay dos formas de la enzima; la inactiva es la fosforilada. Si hay mucha energía (concentración de ATP alta), la cinasa está inactiva. La acetil-CoA es otro modulador positivo, como el NADH. La fosfatasa se ve afectada por la presencia de iones Ca2+.
Principales sustratos glucogénicos Lactato: la lactato deshidrogenasa funciona al revés respecto de la fermentación láctica.
NAD+ g NADH lactato g piruvato g glucosa lactato deshidrogenasa
Glicerol: se obtiene sobre todo a partir de las grasas. Es un alcohol de 3 C.
ATP g ADP glicerol g glicerol 3P glicerol 3P
Otras vías de utilización de la glucosa Ciclo de las pentosas El ciclo de las pentosas es una vía secundaria pero muy importante que existe en todas las células, Tiene lugar en el citosol y hace posible obtener pentosas fosforiladas utilizadas para sintetizar nucleótidos, ya que es la fuente de la ribosa necesaria. También se forma NADPH que es el poder reductor. Al entrar en la célula, la glucosa es G6P y por medio de la G6Pasa se convierte en fosfoglucono lactona con reducción de NAD+.
G6P
G6Pasa
NADP+
fosfogluconolactona
lactonasa
fosfogluconato
dh
NADPH
NADPH R-5P
CO2 ribulosa 5P
La fosfoglucono lactona se hidroliza con la lactonasa para obtener fosfogluconato que se descarboxila de forma oxidativa. Actúa una deshidrogenasa dependiente del NADP+. Al descarboxilarse se obtiene un C5, la ribulosa 5-P, que es fuente de energía de la ribosa 5-P. La célula necesita más poder reductor que 5 C; dado que posee azúcares de 5 C en exceso, los utiliza para regenerar los productos de 6 C. Por ello es necesario que ocurra seis veces el ciclo para la degradación total de una molécula de glucosa. Si la reacción tiene lugar seis veces: Intervienen varios tipos de enzimas: • • • •
Isomerasas. Epimerasas: transforman un epímero en otro. Transacetolasas (TC): catalizan transferencias de C2. Transaldolasas (TA): catalizan transferencias de C 3 siempre de cetosa a aldosa.
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Pi
Metabolismo de los carbohidratos
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Cuando el ciclo ha dado seis vueltas se obtienen 6Ru5P, que debe transformarse en 5 de G6P. Esta vía es esencial y tiene lugar en el citosol de todas las células. Ribulosa 5 fosfato
Ru5P epimerasa
Ru5P isomerasa ribosa 5 P
xilulosa 5 P 3
2
1
f Transacetolasa g Gd3P
Seudoheptulosa 5P f Transaldolasa g Gd·3P
PDHA
Eritrosa 5P f Transacetolasa g Fructosa 6P
Fructosa 6P
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Fijación autotrófica del CO2 El CO2 es la forma más oxidada del C. Los organismos fotosintéticos son los únicos capaces de sintetizar una molécula reducida a partir de una oxidada (el CO2 atmosférico). Para la síntesis requiere ATP y poder reductor (que se ha formado con anterioridad). En eucariotas esto se produce en el estroma del cloroplasto (porción soluble). El proceso concluye al sintetizar una triosa fosfato que tras salir al citosol se convierte en glucosa, como ya se describió. Para transportar la glucosa por la planta debe tener la forma de sacarosa, que se integra en el citosol. En condiciones normales, el proceso es igual para todas las células: el ciclo de Calvin. Se ha usado CO2 marcado de manera radiactiva y se ha comprobado que la primera molécula marcada es una molécula de tres carbonos, por lo que se acuñó el nombre de plantas C3. El resto se identificó como 3-fosfoglicerato. El CO2 no es aceptado por un C2 sino que se une a un C5 y luego se rompe en dos C3. El C6 no se separa nunca de la enzima. Metabolismo de los polisacáridos En las células animales, la glucosa se almacena en forma de glucógeno y en las vegetales como almidón. El glucógeno es un polisacárido formado por glucosas unidas mediante enlaces glucosídicos α1 → 4. Las ramificaciones están unidas por enlaces α1 → 6. Este polisacárido posee un extremo reductor y otro no reductor; el no reductor se halla en la cadena α1 → 4, el que no ofrece el C1. La ramificación de la molécula de glucógeno es una ventaja porque así tiene muchos extremos no reductores a la vista y también es más soluble. Además, forma gránulos en el citosol en los que por lo regular están añadidas las enzimas que lo metabolizan. Existen dos tipos de células que almacenan glucógeno, las musculares y las hepáticas, aunque para funciones distintas. Glucogenólisis Éste es un proceso metabólico estudiado por los doctores Cori a principios del siglo XX en el cual se puede obtener
un porcentaje de glucosa suficiente para poder sustituir la ingestión deficiente de ésta. En el plasma se puede hidrolizar el enlace 1-6 del glucógeno y liberar glucosa, pero en la célula se realiza por medio de un grupo fosfato (fosforólisis). La ventaja es que se obtiene glucosa ya fosforilada, por lo que no es necesario que actúe la hexocinasa y se ahorra energía. Glu)n + Pi g G1P + (Glu)n-1 glucógenofosforilasa
Se degrada siempre primero por el extremo o reductor al romper los enlaces glucosídicos α1 → 4. La enzima no puede degradar del todo el glucógeno y al llegar al extremo hay repulsiones estéricas. Se detiene a cuatro residuos de la ramificación y es necesaria otra enzima con dos actividades enzimáticas: • Transferasa α1 → 4: toma los dos primeros y los transfiere a un extremo no reductor. • Glucosidasa: capta el residuo del punto de ramificación con enlace α1 → 6 y lo hidroliza hasta obtener una glucosa sin fosforilar. Todas las moléculas de glucosa almacenadas aparecen fosforiladas, con excepción de las de las ramificaciones. Para degradar las moléculas de glucosa deben aparecer intermediarios de la glucólisis, la mayor parte G1P: Al movilizar el glucógeno hepático se libera glucosa y G1P que, para salir de la célula, ha de perder el fosfato; se transforma primero en G6P y con enzima G6 fosfatasa (de la gluconeogénesis) elimina el P. La G6Pasa salva el paso de la fosfocinasa. Glucosa
G1P
Cinasa
fosfoglucomutasa
G6P glucólisis G6P
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Glucogenogénesis Requiere un extremo no reductor para incorporar las glucosas por ese lado. La enzima es la glucogenosintetasa. Este proceso lo estudió el bioquímico argentino Luis Federico Leloir. La glucosa debe estar activada y combinarse con nucleótidos (derivado de la uridina, UTP) glucosa g G6P ⇔ G1P + UTP hexocinasa G1P + P-P-P-uridina g UDP-glucosa + PPi UDP glucosapirofosforilasa
Siempre que el pirofosfato sea un producto, la reacción muestra un sentido hacia la derecha. La enzima glucogenosintetasa añade el resto de glucosa y forma α1 → 4 y libera UDP. Éste es uno de los puntos de control de esta vía, es decir, que si existe un aumento del sustrato, la enzima se satura y deja de sintetizar el producto. El UDP se necesita como UTP por lo que para recuperarlo se requiere ATP por medio de una nucleósido difosfocinasa. Para las ramificaciones capta un trozo ya sintetizado de unos siete monómeros y lo desplaza hacia dentro de la cadena (unas 11 glucosas). Se transfiere entero en posición 6 a una glucosa ya unida, de cual se ocupa una transferasa. A continuación, una sintetasa une por los dos sitios. La separación entre las ramas es de por lo menos cuatro moléculas de glucosa para poder degradarlo después. (Glu)n + UDP-Glu
(Glu)n+1 g glucógeno sintetasa
La glucógeno sintetasa siempre necesita un cebador (extremo no reductor). Las más de las veces el cebador es el glucógeno que nunca se degrada del todo. Para sintetizar desde cero, el cebador es una proteína que se puede glucosidar (añadir azúcar). El azúcar se une a los OH de Ser y Thr y forma un enlace glucosídico. Regulación El glucógeno está almacenado en el citosol donde se hallan las enzimas encargadas de degradarlo y sintetizarlo. Las dos vías no pueden funcionar al revés. La síntesis implica activar glucogenosintetasa cuando haya mucha glucosa. Si la concentración de glucosa es alta no es necesario movilizar las reservas. La degradación ocurre al descender la concentración de glucosa (es el modulador). Estos dos procesos nunca son activos a la vez. Células hepáticas La glucogenofosforilasa está regulada por: • Modificación covalente, por lo que puede existir en dos formas; la no fosforilada es inactiva. ATP ADP Glucosa fosforilada glucogenofosforilasa OH (Ser) cinasa fosfatasa
Forma a
H 2O
glucosa fosforilada
Forma b
Pi
P
La forma b está regulada de manera alostérica. El modulador positivo es la concentración de AMP alta (falta ATP). Si la concentración de AMP es alta pasa a la forma a. Si la concentración de glucosa desciende, el glucógeno se degrada y la glucosa pasa a la sangre. Esta modulación está regulada por hormonas, que son moléculas señalizadoras de organismos pluricelulares, producidas en algunos sitios para advertir determinados procesos. La concentración de glucosa en sangre activa la producción de algunas hormonas que actúan sólo sobre células que tengan el receptor específico. Al llegar la hormona, la célula desencadena una respuesta. • Tras la ingestión, aumenta la concentración de glucosa en la sangre y el páncreas produce insulina. La insulina potencia la síntesis de glucógeno. Si hay insulina, la glucógeno sintetasa está activa y la fosforilasa no. • Entre comidas se produce glucagón que favorece la degradación al activar la fosforilasa. Para coordinar ambos procesos la señal debe ser la misma. Al producirse glucagón, algunas células con receptores, entre ellas las hepáticas, lo recogen. Al unirse al receptor cambia el metabolismo celular y desencadena el aumento de otro mensajero, el AMPc (3’ y 5’ unidos). Esto se debe a que la hormona no puede entrar a la célula. Se favorece la síntesis de AMPc por la adenilato ciclasa, que a partir de ATP sintetiza AMPc. La activación está mediada por proteínas muy importantes llamadas proteínas G, que pueden unir GTP, transmiten señales dentro de la célula y tienen tres tipos de cadenas: α, β y γ (alfa, beta y gamma). Alfa: une GDP o GTP. Es activa cuando une GTP. La proteína G se autorregula porque hidroliza GTP (es GTPasa) en la cadena α. La proteína G media el efecto entre el receptor y la adenilato ciclasa. El receptor favorece el paso a la forma activa. Al unirse la hormona y su receptor, la proteína G, que también se encuentra en la membrana, pasa a la forma activa y pone en marcha a la adenilato ciclasa. La proteína G es activa hasta que se hidrolice el GTP. En los casos de cólera se produce diarrea debido a una toxina que bloquea la actividad GTPasa de la proteína G, que ya no puede desconectarse, y no deja de transportar iones y H2O hasta la deshidratación. El AMPc actúa de modulador para la proteincinasa, formada por dos subunidades catalíticas y dos reguladoras cuando está inactiva (L2R2). El AMPc se une a las R que se separan de las catalíticas y la molécula queda activada. La proteincinasa puede modificar a la glucógeno fosforilasa cinasa, que puede estar fosforilada o no. A expensas del ATP, modifica la enzima y la activa, lo que inicia la cascada enzimática precipitada por una hormona activa cuando la concentración de glucosa es baja. La proteincinasa puede fosforilar a la glucógeno sintetasa que pasa a la forma inactiva. Al activar PKA se pone en marcha una y se detiene la otra. Para invertir el efecto de una cinasa, actúa una fosfatasa (que también está regulada). La fosfatasa es activa si la concentración de glucosa aumenta, desfosforila a la enzima y bloquea un proceso timina para empezar el otro.
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Metabolismo de los carbohidratos • El AMPc puede romperse para que desaparezca la señal y pasa a AMP y no activa a la proteincinasa. La enzima que lo rompe es la fosfodiesterasa. Células musculares El glucógeno se almacena para el consumo propio de la célula. El glucagón no actúa sobre las células musculares. La cascada enzimática es la misma pero activada por la adrenalina. El músculo necesita ATP en grandes
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cantidades y requiere glucosa. Un esfuerzo continuado moviliza el glucógeno, según se observó ya. Las señales que determinan la contracción muscular son cambios en la concentración de iones. Al aumentar la concentración de Ca2+ dentro de la célula se activa la degradación de glucógeno (coordinados los dos procesos de lisis y síntesis). El Ca2+ activa a la glucógeno fosforilasa cinasa y se une a la subunidad calmodulina. El efecto de la adrenalina es adelantarse a la situación, ya preparada la glucosa antes de que la concentración de Ca2+ aumente.
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Endonutrición. Apoyo nutricio
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Capítulo 5
Aminoácidos
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Ramón Barragán Jaín
A diferencia de los glúcidos y los lípidos, las proteínas se digieren de forma parcial en el estómago. Esto lo advirtió Beaumont cuando observó en un paciente (Alexis St. Martin) en 1820 cómo se licuaban trozos de carne y otras proteínas en el estómago de este individuo. La mayor parte de las proteínas se digería en el estómago por acción de la enzima proteolítica pepsina al pH ácido (1.5 a 2.0) del jugo gástrico y se convertía en péptidos menores; la pepsina no es una enzima altamente específica e hidroliza en forma preferencial los enlaces constituidos por el grupo amino de los aminoácidos aromáticos, triptófano, fenilalanina y tirosina. En los sustratos proteínicos naturales, la pepsina, una endopeptidasa, rompe otras uniones peptídicas similares a las de los aminoácidos aromáticos, a una velocidad relativamente elevada, por ejemplo Leu-Glu, Leu-Val, Val-Cis. Las uniones receptoras de la pepsina no deben estar adyacentes a un carboxilo libre o un grupo a-amino. Si bien la pepsina degrada las proteínas en polipéptidos de longitud variable, pueden liberarse algunos péptidos de cadena corta e incluso aminoácidos libres, sobre todo la tirosina. Las células principales de la mucosa gástrica no segregan pepsina; más bien ésta se segrega como un cimógeno, el pepsinógeno. Este último se convierte en una enzima activa por la acidez del jugo gástrico y también de manera autolítica por la misma enzima. El pH óptimo para la actividad de la pepsina es de 1.5 a 2.2, según sea el sustrato. Una pequeña cantidad de pepsinógeno se segrega al líquido del tejido gástrico y se desplaza por el plasma sanguíneo hasta el riñón, donde se elimina como uropepsinógeno. Ésta puede detectarse y mostrar datos de la función gástrica, con cierto valor en la digestión de proteínas. Algunos datos muestran la posible existencia de dos formas de pepsina, una segregada por las células principales y otra por las pilóricas; la variación se halla en la actividad a diferentes pH.
Por consiguiente, la digestión gástrica de proteínas es incompleta y produce en particular péptidos grandes a partir de un número limitado de proteínas; con posterioridad pasa al intestino delgado donde éstas terminan de digerirse y absorberse.
DIGESTIÓN PANCREÁTICA El jugo pancreático contiene varias proteínas importantes, entre ellas tripsina, quimiotripsina, elastasa y dos carbopeptidasas. La tripsina y la quimiotripsina se secretan en forma de cimógenos y tripsinógeno; por su parte, del quimiotripsinógeno existen dos formas, A y B. El quimiotripsinógeno A se cristaliza y se ha estudiado de forma un poco más amplia que el B. El quimiotripsinógeno se convierte en tripsina a través de una enterocinasa, segregada por la mucosa intestinal. Este agente se ha señalado como un simple activador y tiene también actividades enzimáticas. Asimismo, el tripsinógeno puede autoactivarse de modo autocatalítico, es decir, tan pronto se forma cierta cantidad de tripsina ésta convierte a la fracción restante del cimógeno en la enzima. El pH óptimo para esta enzima es de 8 a 9. Dichas enzimas actúan sobre las proteínas y péptidos mayores, hasta conformar péptidos de cadena media, variable y aminoácidos libres. La tripsina es más efectiva sobre las proteínas parcialmente digeridas. En realidad, digiere al colágeno, ovoalbúmina, globulinas séricas y hemoglobina en forma muy lenta, a menos que se hayan desnaturalizado con anterioridad. Sin embargo, la tripsina degrada ciertas proteínas (histonas y protaminas) que no puede digerir la pepsina. La unión peptídica hidrolizada por la tripsina es la que contiene al grupo carboxilo de lisina y arginina, es decir, que existe una carga positiva en el grupo lateral inmediatamente adyacente al punto hidrolizado.
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Endonutrición. Apoyo nutricio
El resultado neto de la actividad de la lisina es degradar aún más los productos de la digestión péptica y digerir las proteínas que la pepsina no puede degradar. Los productos son oligopéptidos y aminoácidos. Se han descrito ciertas sustancias de tipo proteínico que bloquean la acción de la tripsina y enzimas afines. Se las denomina inhibidores de la tripsina. Una de estas se halla en el plasma y posee también una actividad de antitrombina. Al parecer, la globulina a1 o una glucoproteína, otra sustancia presente en el jugo pancreático, se secreta con los gránulos de cimógeno del tripsinógeno. Se trata de un péptido que contiene unos 56 residuos de aminoácidos, posee un peso molecular de 6 155, es muy ácido y tiene un contenido relativamente elevado de ácidos aspartámico y glutámico. Reacciona con rapidez con la tripsina en forma estequiométrica y protege en apariencia el tejido pancreático de la acción proteolítica de la tripsina, que puede activarse a partir del tripsinógeno. La tripsina fija a los iones de calcio entre los dos grupos carboxilo de la superficie de la molécula cerca del sitio activo, lo cual impide su autodigestión. La quimiotripsina cataliza la hidrólisis de los diversos productos de la degradación proteínica resultantes de la acción de la pepsina y la tripsina. También en este caso intervienen uniones definidas. La quimiotripsina rompe de forma preferente uniones peptídicas, incluido el grupo carboxilo de los aminoácidos aromáticos, pero también disocia enlaces peptídicos de leucina, metionina, asparagina e histidina. Los productos son aminoácidos y oligopéptidos. Una colagenasa, enzima presente en el jugo pancreático, se dirige de manera específica al colágeno. Es capaz de digerir fibras de colágena de los alimentos. Dicha enzima explicaría también en parte la necrosis tisular relacionada con la pancreatitis aguda y la digestión de otros tejidos que entran en contacto con el jugo pancreático en una fístula pancreática. Otras enzimas proteolíticas se secretan en el jugo pancreático, como la elastasa, una enzima que no sólo lisa a la elastina, sino también a otras proteínas. Se produce como cimógeno y se convierte en enzima activa por la tripsina y la enterocinasa. Se ha determinado la secuencia de aminoácidos de esta enzima, así como su sitio activo. Existe una considerable homología entre la secuencia de aminoácidos de la elastasa, tripsina y quimiotripsina B, lo cual sugiere un origen genético común de estas proteasas. Asimismo, existe una elastomucoproteincinasa y un colágeno mucoproteinasa que hidrolizan a las proteínas que llevan sus nombres. Dos exopeptidasas del jugo pancreático, las carboxipeptidasas A y B, actúan sobre el enlace peptídico terminal, en particular el que tiene un grupo carboxilo libre. De este modo, a partir de los dipéptidos o péptidos mayores, se separan aminoácidos libres; su pH óptimo se aproxima a 7.4. Las carboxipeptidasas A y B se secretan también en forma de cimógeno, como procarboxipeptidasas A y B, que son activadas por la tripsina. La activación de la procarbopetidasa A, que existe como un agregado de tres grandes unidades, implica la conversión de una de estas subunidades en carboxipeptidasa A por la tripsina.
Una segunda unidad se transforma al parecer en una sustancia parecida a la quimiotripsina. La función de la tercera subunidad no se conoce muy bien. La secreción de las enzimas pancreáticas se halla bajo control de la hormona pancreozimina. Se encuentra en la mucosa intestinal superior y se libera al torrente sanguíneo por la presencia en el duodeno de una variedad de sustancias, incluidos las proteínas, los péptidos y los carbohidratos. La hormona secretina, que se encuentra en la mucosa de las primeras porciones del intestino delgado, estimula asimismo la secreción del jugo pancreático. Sin embargo, el jugo pancreático estimulado por la secretina es rico en bicarbonato y pobre en enzimas.
DIGESTIÓN INTESTINAL La digestión de proteínas y productos de la hidrólisis por pepsina, tripsina, quimiotripsinógeno y carboxipeptidasas se complementa mediante las peptidasas segregadas por la mucosa del intestino delgado. Con anterioridad se creyó que estas enzimas se encontraban en un jugo intestinal, como el jugo gástrico o el pancreático. No obstante, ahora se sabe que son enzimas intercelulares presentes en las células de la mucosa intestinal; algunas de estas células se desprenden y liberan estas enzimas en la luz intestinal. La descamación y sustitución funcional de las células de la mucosa del intestino humano son quizá un proceso continuo y más bien rápido, ya que la vida media de las células es apenas de unos cuantos días; el contenido enzimático de las células de la mucosa intestinal aumenta por acción de la hormona enterocrina, elaborada por la mucosa intestinal. Una variedad de productos digestivos estimula la producción de esta hormona. Varias son las peptidasas presentes en la mucosa intestinal o las secreciones de estas células. Se incluye a un grupo de aminopeptidasas y uno de dipeptidasas. Las primeras disocian a una amplia variedad de uniones peptídicas, N-terminales. La leucina aminopeptidasa constituye un ejemplo de este tipo de enzima. Las aminopeptidasas requieren iones de magnesio o manganeso. Las dipeptidasas son más específicas de su acción. Un ejemplo es la glicilglicina dipeptidasa, que disocia a la glicilglicina pero no a la glicil-ciclil-ciclina. Esta dipeptidasa requiere para su actividad la presencia de iones de cobalto o manganeso. La hidrólisis de la mayor parte de las proteínas se completa hasta llegar a sus aminoácidos constituyentes, que están listos para absorberse hacia el plasma sanguíneo. Muy pocas proteínas (la seda, el cabello humano y algunos otros albuminoides) son resistentes a la digestión. Sin embargo, la digestión de la mayor parte de las proteínas se completa alrededor de un 95% de ellas en el ser humano normal. Algunos individuos carecen en apariencia de una enzima necesaria para la hidrólisis de N-glutamil péptidos en el intestino delgado. En consecuencia, estas personas no toleran las proteínas que producen dichos péptidos en
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Aminoácidos la digestión. Las principales proteínas afectadas son las que pertenecen al grupo del gluten del trigo, cebada y centeno. Este síndrome se conoce como enteropatía por gluten.
ABSORCIÓN DE AMINOÁCIDOS Las proteínas de los alimentos, tal y como se describió ya, se digieren en su totalidad hasta su unidad primaria, los aminoácidos. En el aparato digestivo se absorben como tales, en el intestino delgado. La absorción de la mayoría de los aminoácidos implica un mecanismo de transporte, que consume ATP, y de ciertas moléculas transportadoras que también son proteínas específicas para ciertos tipos de aminoácidos; estos mediadores del transporte se encuentran en el borde en cepillo del intestino delgado, en el enterocito. El transporte de aminoácidos se divide en cinco grupos:
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1. Sistemas A 2. Dependientes de ASC Na+ 3. Sistemas L 4. Aminoácidos con radicales básicos 5. Aminoácidos con radicales ácidos El proceso de transporte de los aminoácidos supone un sistema transcelular de dos etapas. Primero, los aminoácidos se introducen al citoplasma celular a través de la membrana celular, por un proceso transportador de apoyo. Allí, un gradiente descendente de Na+ provee la energía para el transporte. El nivel descendente de Na+ se mantiene por una ATPasa Na+-K+ dependiente. Se puede considerar que la totalidad del proceso de transporte tiene lugar en forma comparable al de la glucosa. Sin embargo, las proteínas transportadoras no son específicas para cada aminoácido, sino para grupos de aminoácidos; este proceso es dependiente de la glutamiltranspeptidasa g. Tras la absorción activa por la célula de la mucosa intestinal, los aminoácidos son captados de modo primario por los capilares sanguíneos de la mucosa y transportados en el plasma al hígado y otros tejidos para su utilización metabólica. Una cantidad significativa de los aminoácidos que se absorbieron también se detectan en los vasos linfáticos del intestino. En algunos individuos, pequeñas cantidades de proteínas intactas pueden absorberse a través de la mucosa intestinal, o en realidad a través de otras barreras epiteliales. Esto puede conducir a la formación de anticuerpos contra la proteína extraña, con precipitación de una reacción inmunológica, o reacción anafiláctica, u otros fenómenos inmunológicos luego de la ulterior absorción de la misma proteína intacta. De este modo se explican las alergias comunes a las proteínas de los alimentos. Los aminoácidos provenientes de la digestión de las proteínas alimentarias, es decir, de fuentes exógenas, se absorben y transportan en particular por la sangre como aminoácidos libres al hígado, el sitio primario del metabo-
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lismo de los aminoácidos, y a otros órganos y tejidos del organismo para su utilización. Además, los aminoácidos producidos por hidrólisis de proteínas tisulares desgastadas o endógenas se agregan para formar la reserva metabólica de aminoácidos lábiles; algunas determinaciones actuales indican que dos tercios de la reserva de aminoácidos provienen de una renovación de las proteínas tisulares. Por lo tanto, sólo alrededor de un tercio de los aminoácidos utilizados proviene al parecer de la vía exógena. Los aminoácidos realizan muchas funciones importantes en el ser humano. Como bloques de construcción, las proteínas son constituyentes esenciales del protoplasma celular. Éstas se incorporan a las proteínas estructurales de la célula, por ejemplo al colágeno, la elastina, y otras. Los aminoácidos también se pueden oxidar en un momento dado y entrar a ciertas partes del ciclo de Krebs, para producir energía; aunque esto implica la pérdida de masa magra, es un mecanismo del cuerpo humano para preservarse y no morir. Los aminoácidos se caracterizan por poseer un grupo carboxilo (-COOH) y uno amino (–NH2) (figura 5-1). Las otras dos valencias del carbono se saturan con un átomo de H y un grupo variable denominado radical R. Según sea este último, se distinguen 20 tipos de aminoácidos.
PROCESOS QUÍMICOS En disolución acuosa, los aminoácidos experimentan un proceso anfótero, es decir, pueden ionizarse, de acuerdo con el pH, como un ácido que libera protones y mantiene (-COO’), o como base; los grupos -NH2 captan protones y permanecen como (-NH3+ ), o pueden aparecer como ácido y base a la vez. En este caso, los aminoácidos se ionizan doblemente y aparece una forma dipolar iónica llamada zwitterion.
Enlace peptídico Los péptidos están formados por la unión de aminoácidos mediante un enlace peptídico. Es un enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de uno y el grupo amino del siguiente, lo cual da lugar al desprendimiento de una molécula de agua (figura 5-2). El enlace peptídico tiene un comportamiento similar al de un enlace doble, es decir, presenta una cierta rigidez que inmoviliza en un plano los átomos que lo forman. H R
C
COOH
NH2 Figura 5-1. Las dos valencias del carbono se saturan con un átomo de H y con un grupo variable denominado radical R.
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Endonutrición. Apoyo nutricio H H2NCCOOH R
H +
H2NCCOOH R ̕
H2N
H
O
C
C
R
H N
C
COOH
H
R ̕
Propiedades Isomería espacial y óptica: el átomo de C que ocupa la posición es asimétrico en todos los aminoácidos (salvo en la glicina), ya que éstos poseen cuatro radicales distintos. Este hecho los hace ópticamente activos, de tal modo que en la disolución desvían el plano en que vibra un haz de luz polarizada. A su vez, como los enlaces de los átomos de C poseen una configuración tetraédrica, son posibles dos configuraciones distintas para cada aminoácido, esto es, imágenes especulares o estereoisómeros. Propiedades ácido-base: en disoluciones próximas a 7, los aminoácidos están ionizados. En este caso, el grupo amino capta un protón y actúa como base, y el grupo carboxilo cede un protón para operar como ácido. Los aminoácidos se encuentran en estado de iones híbridos a pH neutro y forman dipolos. Son por tanto anfóteros, dado que pueden actuar como ácido y como base. Solubilidad: la bipolaridad de los aminoácidos y la presencia del radical explican su solubilidad.
Clasificación Según sean las características que presentan sus cadenas laterales (R), se dividen en: 1. Ácidos: R aporta el grupo carboxilo. 2. Bases: R aporta grupos amino. 3. Neutros polares: R contiene grupos polares capaces de formar puentes de H con otros compuestos polares. 4. Neutros apolares: R posee grupos hidrófobos que interactúan con otros grupos hidrófobos mediante fuerzas de Van der Waals. En la naturaleza se conocen alrededor de 200 aminoácidos, o más, pero sólo 20 forman parte de las proteínas. Estos últimos son los denominados ácidos proteínicos, frente a los restantes que se conocen como aminoácidos no proteínicos. De estos 20 aminoácidos proteínicos hay nueve que el organismo no puede sintetizar, por ello es necesario ingerirlos en la dieta; son los llamados aminoácidos esenciales, en comparación con los aminoácidos no esenciales, esto es, los que el organismo puede sintetizar.
Proteínas Es el nombre que recibe cualquiera de los numerosos compuestos orgánicos constituidos por aminoáci-
dos unidos por enlaces peptídicos, los forman los organismos vivientes y son esenciales para su funcionamiento. Las proteínas se descubrieron en 1838 y hoy se sabe que son los ingredientes principales de las células y representan más del 50% del peso seco de los animales. El término “proteína” deriva del griego proteios, que significa primero. Las moléculas proteínicas son diversas, desde las largas fibras insolubles que forman el tejido conectivo y el pelo hasta los glóbulos compactos solubles, capaces de atravesar la membrana celular y desencadenar reacciones metabólicas. Son siempre grandes, de peso molecular comprendido desde unos miles de unidades hasta más de un millón, y específicas de cada especie y de cada uno de sus órganos. Se calcula que el ser humano tiene unas 30 000 proteínas distintas, de las que sólo un 2% se ha descrito en profundidad. Las proteínas de la dieta sirven sobre todo para construir y mantener las células, aunque su descomposición química también proporciona energía, con un rendimiento de 4 kilocalorías por gramo, similar al de los carbohidratos. Además de intervenir en el crecimiento y el mantenimiento celulares, las proteínas se encargan de la contracción muscular. Las enzimas digestivas son proteínas, al igual que la insulina y casi todas las demás hormonas, los anticuerpos del sistema inmunológico y la hemoglobina, que transporta oxígeno en la sangre. Los cromosomas, que transmiten los caracteres hereditarios en forma de genes, están compuestos por ácidos nucleicos y proteínas. Están integradas por los elementos C, H, O, N, P y S y tal vez un metal. El contenido en N oscila entre 14 y 19%. Sus moléculas son gigantes y tienen un peso que fluctúa entre 15 000 y un número indefinidamente grande. Las proteínas por hidrólisis sufren un fraccionamiento que se puede resumir de la siguiente manera: H 2O Proteínas
H 2O
proteosa
H2O
peptona
polipéptido
H2O péptido
H2O más sencillo
aminoácidos
Nutrición Las proteínas, desde las humanas hasta las que forman las bacterias unicelulares, son el resultado de las distintas combinaciones entre 20 aminoácidos distintos,
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Figura 5-2. El enlace peptídico tiene un comportamiento similiar al de un enlace doble, es decir, presenta una cierta rigidez que inmoviliza en un plano los átomos que lo conforman.
Aminoácidos compuestos a su vez por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y, algunas veces, azufre. En la molécula proteínica, estos aminoácidos se unen en largas hileras (cadenas polipeptídicas) mantenidas por enlaces peptídicos, que son enlaces entre grupos amino (NH2) y carboxilo (COOH). El número casi infinito de combinaciones en que se unen los ácidos y las formas helicoidales y globulares en que se enrollan las hileras o cadenas polipeptídicas ayudan a explicar la gran diversidad de funciones que las proteínas desempeñan en la materia viva. Para sintetizar sus proteínas esenciales, cada especie necesita disponer de los 20 aminoácidos en ciertas proporciones. Mientras que las plantas pueden fabricar sus aminoácidos a partir de nitrógeno, dióxido de carbono y otros compuestos por medio de la fotosíntesis, casi todos los demás organismos sólo pueden sintetizar algunos. Los restantes, llamados aminoácidos esenciales, deben ingerirse con la comida. El ser humano necesita ocho aminoácidos esenciales para mantenerse sano: leucina, isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. Todos ellos se encuentran en las proteínas de las semillas vegetales, pero como las plantas suelen ser pobres en lisina y triptófano, los especialistas en nutrición humana aconsejan complementar la dieta vegetal con proteínas animales de carne, huevos y leche, que contienen todos los aminoácidos esenciales. Casi todas las dietas, en especial en los países desarrollados donde se consume un exceso de proteínas animales, contienen todos los aminoácidos esenciales. El kwashiorkor, una enfermedad debilitante que afecta a los niños del África tropical, se debe a la deficiencia en uno de los aminoácidos esenciales. La ingestión de proteínas recomendada para adultos es de 0.79 g por kilogramo de peso corporal al día; para los niños y lactantes que se encuentran en fase de crecimiento rápido, este valor debe multiplicarse por 2 y 3, respectivamente.
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Interacciones entre proteínas Las cadenas de polipéptidos se organizan en secuencia y se enrollan de tal forma que los aminoácidos hidrófobos suelen mirar hacia el interior, para proporcionar estabilidad a la molécula, y los hidrófilos hacia el exterior para interactuar con otros compuestos y, en particular, con otras proteínas. Las enzimas son proteínas; en algunos casos, para llevar a cabo su función, necesitan un componente no proteínico llamado cofactor, que puede ser inorgánico (ion metálico) o una molécula orgánica; en este caso, el cofactor se denomina coenzima. En otras ocasiones, unas proteínas se unen a otras para formar un conjunto de proteínas necesario en la química o la estructura celulares. En términos químicos, las proteínas son polímeros de masa molar elevada (desde 104 hasta 107), cuyos monómeros son ácidos a – aminocarboxilico.
Como se puede observar, la molécula de proteínas contiene ciertos y aun miles de unidades de aminoácidos, unidos por enlaces peptídicos. Las proteínas de los seres vivos se construyen con algo más de 20 aminoácidos, que combinados forman proteínas tan diferentes como la queratina de las uñas, la fibra muscular o la albúmina del huevo. En un dipéptido existen dos posibilidades de unión entre los aminoácidos, según sea el grupo de carboxilo y aminos que forme el enlace peptídico. Si se trata de un tripéptido se pueden encontrar seis estructuras diferentes y si se trata de un tetrapéptido puede tener 24 estructuras diferentes: un hexapéptido 720; un decapéptido sobrepasa los 3.6 millones de ordenamientos diferentes. Aún más, una proteína típica contiene entre 100 y 300 unidades de aminoácidos, unidos entre sí en una secuencia definida, y se calcula que el organismo humano contiene alrededor de 100 000 proteínas diferentes. La complejidad en el potencial aumenta con suma rapidez a medida que se incorporan más y más aminoácidos a un polipéptido, complejidad que se complica de forma adicional al determinar la disposición espacial de la cadena proteínica. Estructura primaria: corresponde a la secuencia específica de los aminoácidos en la cadena proteínica (figura 5-3). Estructura secundaria: se refiere a la forma en que estas cadenas se disponen en el espacio para formar espigas, láminas o esferas compactas. Existen dos tipos de estructura secundaria: a) la hélice α (figura 5-4); y b) la conformación β. Esta estructura se forma al enrollarse de forma helicoidal sobre sí misma la estructura primaria. Se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el -C=O de un aminoácido y el -NH- del cuarto aminoácido que le sigue (figura 5-5). En esta disposición, los aas no forman una hélice sino una cadena en forma de zigzag, la denominada disposición en lámina plegada. Presentan esta estructura secundaria la queratina de la seda o la fibroína. Estructuras terciarias: se refiere a la forma en que se disponen las unidades estructurales secundarias en la proteína natural que está plegada y replegada (figura 5-6). Esta conformación globular se mantiene estable gracias a la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos. Aparecen varios tipos de enlaces: a) el
ala
CN R1
CO
NH
CH R2
CO
NH
CH R3
arg
gly
pro H3N
45
asn
his
ser
ile
thr
asp
leu
thp
cys
lys
tyr
gln
met
val
COOH Figura 5-3. Estructura primaria de las proteínas.
glu
phe
Endonutrición. Apoyo nutricio
46
Puente disulfuro Interacción hidrofóbica
S
S
Puente eléctrico
O
H
O
H
COO– H3N+
Puentes eléctricos
Figura 5-6. Estructura terciaria. Figura 5-4. Hélice a.
puente disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tiene azufre; b) los puentes de hidrógeno; c) los puentes eléctricos; y d) las interacciones hifrófobas. Estructura cuaternaria: esta estructura señala la unión mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteínico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero (figura 5-7). El número de protómeros es variable: dos como en la hexocinasa, cuatro como en la hemoglobina, o muchos como la cápside del virus de la poliomielitis, que consta de 60 unidades proteínicas.
su forma deben mencionarse las proteínas fibrosas, que tienen forma de hilos largos; las cadenas de péptidos se mantienen juntas mediante puentes de H intermoleculares. Son insolubles en agua y se encuentran en tejidos animales. A continuación se describen las principales proteínas fibrosas: colágeno, queratina, fibrinógeno y proteínas musculares. Colágeno El colágeno, que forma parte de huesos, piel, tendones y cartílagos, es la proteína más abundante en los vertebrados. Por lo general, la molécula contiene tres cadenas polipeptídicas muy largas, cada una formada por unos 1 000 aminoácidos, entrelazadas en una triple hélice ajustada
Clasificación
β-laminar R H C
N
R
C R
C O H
C O
C
N
R N H
R C
C
C
N
R
O C
H
O
N H
C R
C O H
C
C
N
N H
R C
O
Figura 5-5. Distribución b laminar.
O C
R
O C
C
N H
C R Figura 5-7. Estructura cuaternaria.
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Las proteínas se pueden clasificar de acuerdo con su forma, composición y función fisiológica. En cuanto a
Aminoácidos a una secuencia regular que confiere a los tendones y la piel su elevada resistencia a la tensión. Cuando las largas fibrillas de colágeno se desnaturalizan por calor, las cadenas se acortan y se forma gelatina.
control de la concentración de glucosa. La tiroglobulina, liberada de la glándula tiroidea, regula el metabolismo global; la calcitonina, también producida en el tiroides, reduce la concentración de calcio en sangre.
Queratina La queratina, que conforma la capa externa de la piel, el pelo y las uñas en el ser humano, y las escamas, pezuñas y plumas en los animales, se retuerce o enrolla en una estructura helicoidal regular llamada hélice a. La queratina protege el cuerpo del medio externo y es por ello insoluble en agua. Sus numerosos enlaces disulfuro le confieren una estabilidad extremada que resiste a la acción de las enzimas proteolíticas (que hidrolizan a las proteínas).
Anticuerpos Los anticuerpos, también llamados inmunoglobulinas, agrupan a las miles de proteínas distintas que se producen en el suero sanguíneo como respuesta a los antígenos (sustancias u organismos que invaden el cuerpo). Un solo antígeno puede inducir la producción de numerosos anticuerpos, que se combinan con diversos puntos de la molécula antigénica, la neutralizan y la precipitan en la sangre.
Fibrinógeno El fibrinógeno es la proteína plasmática de la sangre encargada de la coagulación. Bajo la acción catalítica de la trombina, el fibrinógeno se transforma en la proteína insoluble fibrina y se unen entre sí para formar trombos o coágulos de sangre.
Microtúbulos Las proteínas globulares pueden también agruparse en diminutos túbulos huecos que actúan como entramado estructural de las células y, al mismo tiempo, transportan sustancias de una parte de la célula a otra. Cada uno de estos microtúbulos está formado por dos tipos de moléculas proteínicas casi esféricas que se disponen por parejas y se unen en el extremo creciente del microtúbulo y aumentan su longitud en función de las necesidades. Los microtúbulos constituyen también la estructura interna de los cilios y flagelos, apéndices de la membrana de los que se sirven algunos microorganismos para moverse. De acuerdo con su composición, las proteínas pueden ser sencillas debido a que proporcionan por hidrólisis sólo aminoácidos. En cambio, las proteínas conjugadas producen, por hidrólisis, aminoácidos y otros productos como azúcares, ácido fosfórico, fosfolípidos y ácidos nucleicos. En cuanto a su función en los seres vivos, las proteínas pueder ser a) proteínas estructurales (están presentes en la piel, huesos, cartílagos y otros tejidos); b) proteínas contráctiles (se encuentran en los músculos, como la miosina y la actina); c) proteínas hormonas (operan como mensajeras humorales entre órganos y tejidos, p. ej., insulina); d) proteínas enzimas (sirven de catalizadores en las múltiples reacciones químicas, p. ej., pepsina, tripsina); e) proteínas anticuerpos (eliminan las especies invasoras en el cuerpo, p. ej., gammaglobulina de la sangre); f) proteínas de la sangre (mantienen la presión osmótica, transporte de oxígeno, coagulación, p. ej., fibrinógeno, albúmina y hemoglobina).
Proteínas musculares La miosina, que es la principal proteína con función de contracción muscular, se combina con la actina y ambas actúan en la acción contráctil del músculo esquelético y en distintos tipos de movimiento celular.
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Proteínas globulares A diferencia de las fibrosas, las proteínas globulares son esféricas y muy solubles en agua o soluciones salinas. Las cadenas de péptidos están plegadas y las cadenas se estabilizan a través de puentes de H. Desempeñan una función dinámica en el metabolismo corporal. Son ejemplos la albúmina, la globulina, la caseína, la hemoglobina y las hormonas proteínicas. Albúminas y globulinas son proteínas solubles abundantes en las células animales, el suero sanguíneo, la leche y los huevos. La hemoglobina es una proteína respiratoria que transporta oxígeno por el cuerpo; a ella se debe el color rojo intenso de los eritrocitos. Se han descubierto más de cien hemoglobinas humanas distintas, entre ellas la hemoglobina S, causante de la anemia de células falciformes. Enzimas Todas las enzimas son proteínas globulares que se combinan con otras sustancias, llamadas sustratos para catalizar las numerosas reacciones químicas del organismo. Estas moléculas principales, encargadas del metabolismo y su regulación, tienen puntos catalíticos a los cuales se acopla el sustrato, al igual que una mano a un guante, para iniciar y controlar el metabolismo en todo el cuerpo. Hormonas proteínicas Estas proteínas, segregadas por las glándulas endocrinas, no actúan como las enzimas, sino que estimulan a ciertos órganos fundamentales que a su vez inician y controlan actividades importantes, como el ritmo metabólico o la producción de enzimas digestivas y leche. La insulina, elaborada por los islotes de Langerhans en el páncreas, regula el metabolismo de los carbohidratos mediante el
Propiedades Las propiedades de las proteínas dependen sobre todo de los radicales R libres y de que éstos sobresalgan de la molécula y tengan la posibilidad de reaccionar con otras moléculas. El conjunto de aminoácidos de una proteína cuyos radicales poseen la capacidad de unirse a otras moléculas y reaccionar con éstas se denomina centro activo de la proteína. Solubilidad: la solubilidad de estas moléculas se debe a los radicales R, que al ionizarse establecen puentes de hidrógeno con las moléculas de agua. Especificidad: en su secuencia de aminoácidos, las proteínas presentan sectores estables y sectores varia-
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bles, en los que algunos aminoácidos pueden sustituirse por otros distintos sin que se altere la funcionalidad de la molécula. Ello ha dado lugar, durante el proceso evolutivo, a una gran variabilidad de moléculas proteínicas, lo que permite que cada especie tenga sus proteínas específicas. Hidrólisis: al tratar los péptidos y proteínas con un ácido mineral caliente ocurre su hidrólisis y se obtienen los aminoácidos constituyentes.
Proteínas
H 2O H+
Aminoácidos
La hidrólisis alcalina provoca racemización de los aminoácidos resultantes. Desnaturalización: consiste en la precipitación irreversible de las proteínas. Esta acción puede deberse a la calefacción, irradiación de luz ultravioleta o tratamiento con diversos solventes o radiactivos: alcohol, acetona, yoduro de potasio diluido. Los polipéptidos no sufren desnaturalización, quizás porque sus moléculas son más pequeñas que las de las proteínas. Un ejemplo típico de desnaturalización se observa en los cambios que ocurren al calentar ovoalbúmina (cuadro 5-1). Punto isoeléctrico: en las cadenas péptidas existen cadenas laterales que tienen grupos ácidos (-COOH, ácido aspártico, ácido glutámico) o grupos básicos (-NH2 lisina, histidina). A causa de estas cadenas laterales se forman grupos con cargas positiva y negativa a lo largo de la cadena peptídica. En consecuencia, el comportamiento de una proteína en un campo eléctrico queda determinado por el número relativo de estas cargas positivas o negativas, las que a su vez se modifican por la acidez de la solución (pH). En el punto isoeléctrico (pl) se equilibran exactamente las cargas opuestas y por lo tanto la proteína no demuestra migración neta; por lo general, su solubilidad es mínima en este punto. Por debajo del punto isoeléctrico, las cargas positivas exceden a las negativas, por lo que la proteína se dirige hacia el cátodo, por encina de él, las negativas predominan sobre las positivas y las proteínas se mueven hacia el ánodo. Esta diferencia en el comportamiento de las proteínas en un campo eléctrico es la base de un método de separación de ellas, conocido como electroforesis. Capacidad amortiguadora: las proteínas, al estar constituidas por aminoácidos, tienen un comportamiento anfótero. Tienden a neutralizar las variaciones de pH del medio, ya que pueden comportarse como un ácido o una base y, en consecuencia, liberar o retirar protones (H+) del medio.
Reacciones de las proteínas En el laboratorio se emplean pruebas de caracterización que se basan en la formación de compuestos teñidos
entre ciertos reactivos y los aminoácidos de las proteínas. Las principales reacciones de reconocimiento son las siguientes: Reacción de Bioret: consiste en el agregado de solución de sulfato cúprico a una solución alcalina de una proteína. Aparece una coloración azul violeta o rosada. Reacción de Millon: esta reacción es positiva si la proteína contiene el aminoácido tirosina. El reactivo se compone de una mezcla de los nitratos mercúrico y mercurioso. Al calentarlo con una proteína se forma un precipitado blanco que al calentarse de nueva cuenta se desplaza hacia el rojo. Reacción xantoproteínica: esta prueba resulta positiva si la proteína contiene aminoácidos aromáticos. El reactivo es ácido nítrico concentrado y aparece una coloración amarilla; al agregar un hidróxido, el color cambia a anaranjado.
Síntesis de proteínas En cuanto a la síntesis de proteínas pueden mencionarse dos enlaces:
Cuadro 5-1. Compuestos químicos y condiciones que causan desnaturalización Agente desnaturalizante
Forma de operar del agente
Calor
Rompe puentes de hidrógeno y salinos, de modo tal que las moléculas vibran con intensidad. Produce coagulación, por ejemplo cuando se fríe un huevo
Soluciones de urea
Rompen puentes de hidrógeno. Puesto que es semejante a una amida, la urea puede formar puentes de hidrógeno y competir con los existentes en la proteína
(NH2 - C - NH2) Radiación ultravioleta
Parece operar en la misma forma que el calor (quemaduras del sol)
Solventes orgánicos (alcohol etílico, acetona, alcohol isopropílico)
Pueden interferir con los puentes de H de las proteínas, ya que las moléculas de alcohol pueden formarlos Desnaturaliza con rapidez a las proteínas de las bacterias, y las destruye (la acción desinfectante del alcohol etílico, solución al 70%)
Ácidos o bases fuertes
Pueden romper puentes de H y salinos La acción prolongada de ácidos o bases acuosos lleva a la hidrólisis de las proteínas
Detergentes
Pueden afectar los puentes salinos (formando otros ellos mismos) o pueden afectar a los puentes de hidrógeno
Sales de metales pesados Pueden romper puentes salinos (y forman (sales de los iones Hg2+, ellas mismas otros distintos). Estos iones Ag+, Pb2+) precipitan casi siempre a las proteínas (coagulación) Reactivos de los alcaloi- Pueden afectar a los puentes salinos y los des (ácidos tánico, pícrico de hidrógeno. Estos reactivos precipitan y fosfomolíbdico) las proteínas Agitaciones o sacudimientos violentos
En las soluciones de proteínas pueden formar películas superficiales de proteína desnaturalizada (como al batir claras de huevo para hacer merengue)
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Aminoácidos
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Enlace peptídico: lo ilustra la siguiente estructura: CH3O CH2OH O CH3 O CH2OH O H2 N C
CH
C
OH + H2N
CH
C
OH H2N
CH
C
NH
CH
OH + H2O
Enlace dipéptido: el grupo amino de un aminoácido puede combinarse con el grupo carboxilo de otro aminoácido, como se observa en la figura anterior. Se obtiene un compuesto llamado dipéptido. El nuevo enlace formado recibe el nombre de unión o enlace peptídico. Desde el punto de vista químico, la unión peptídica corresponde a un grupo amido. El enlace peptídico es un enlace de tipo amida secundaria, que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del otro, con liberación de una molécula de agua y formación de un dipéptido. Se puede advertir que el dipéptido formado aún tiene los grupos reactivos -NH2 y -COOH, por lo que el proceso de adición de aminoácidos puede continuar por ambos extremos y formar tripéptidos, tetrapéptidos, y otros. Cuando se unen más de 10 aminoácidos, la cadena formada se denomina polipéptido. Si el número de aminoácidos enlazados es mayor de 100 entonces se habla de una proteína.
La formación de amidas es la reacción típica de condensación enzimática por deshidratación, en la que el grupo carboxilo de un aminoácido se combina con el grupo amino del siguiente. Este enlace se conoce también como peptídico porque el polímero que se genera, es decir, la proteína, también puede llamarse polipéptido (o sólo péptido). En otras palabras, el grupo amino (NH2) y el grupo carboxilo (COOH) se incorporan, conforman, en este caso NH, CO, y liberan H2O. Grupo amino: cada uno de los compuestos orgánicos que se forman por sustitución de uno o más hidrógenos del amoniaco por radicales alquilo. Grupo carboxilo: radical orgánico monovalente, combinación de un grupo carbonilo y otro hidroxilo, característico de los ácidos orgánicos, con fórmula – COOH.
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Capítulo 6
Lípidos: ácidos grasos Ramón Barragán Jaín
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DIGESTIÓN DE LOS LÍPIDOS Antes de que puedan utilizarse estas moléculas, el cuerpo humano debe digerirlas de modo adecuado; este proceso se realiza en el tubo digestivo y los lípidos se absorben en los enterocitos hacia el torrente sanguíneo, para su distribución en las diversas células. La digestión de las grasas y otros lípidos supone un problema especial debido a su insolubilidad en agua, además de que las enzimas lipolíticas, al igual que otras enzimas, son solubles en un medio acuoso. El problema se resuelve mediante la emulsión de los lípidos, en particular por medio de las sales biliares. La rotura de grandes glóbulos de grasa o aceite en finas partículas aumenta la superficie expuesta a la interacción con las lipasas, y la velocidad de digestión se incrementa en forma proporcional. El tubo digestivo superior (boca y estómago) tiene poca o nula actividad lipolítica; en realidad, se ha demostrado cierta actividad lipolítica por una lipasa gástrica, pero no existe un mecanismo para crear las micelas que pueden digerirse a gran velocidad y absorberse después. Por lo tanto, la acción de la lipasa gástrica está limitada a lípidos altamente emulsificados, como la leche o la yema de huevo, o ácidos grasos de cadena corta, ya que éstos son más hidrosolubles. Además, el pH ácido de las secreciones gástricas no es adecuado para la lipólisis. Sin embargo, los lípidos juegan un papel preponderante en la cámara gástrica. Su presencia disminuye la velocidad del vaciamiento gástrico, quizá por la acción de la hormona enterogastrona que inhibe la motilidad gástrica y retarda la descarga de alimentos del estómago. En consecuencia, las grasas tienen un alto valor de saciedad. El principal sitio donde se efectúa la digestión lipídica es el intestino delgado. Esto se atribuye a la acción de una lipasa de Km alto, la esteapsina, que se encuentra en la secreción exocrina del páncreas, junto con las sales
biliares que emulsifican a las grasas y favorecen la acción de esta enzima, con lo cual inicia su digestión. Las sales biliares y la secreción exocrina del páncreas se estimulan por la acción de la secretina y la pancreozima, muy similares a la colecistocinina. La secretina aumenta la secreción de electrólitos y líquidos del jugo pancreático y el contenido ácido del quimo gástrico, y la pancreozima estimula secreción del cimógeno. Los lípidos del quimo gástrico (ácido) estimulan a la colecistocinina, que a su vez estimula la contracción de la vía biliar, sobre todo de la vesícula biliar, que vierte al interior del duodeno la bilis que saponifica las grasas ingeridas, lo que favorece la digestión de éstas. La lipasa pancreática o esteapsina es una lipasa a, que lisa las uniones éster en las posiciones 1 y 3 de los triglicéridos, de tal modo que se forma un monoglicérido con el ácido graso esterificado en el carbono 2 del glicerol. Esta unión puede romperse por acción de una esterasa, que liberan la tercera molécula de ácido graso y el glicerol. Existe cierta evidencia de que la esteapsina se produce en forma de cimógeno inactivo, esteapsinógeno, que se convierte en esteapsina activa por acción de las sales biliares, jabones y sales de calcio. Algunas investigaciones han demostrado que la administración de monoleína, dileína y trioleína marcadas con C14 a ratas wistar, con el conducto torácico canalizado, da lugar a la degradación de todos los ácidos grasos en las posiciones 1 y 3 (a y a´). Sin embargo, en la posición b sólo se observó un 20% de estas moléculas hidrolizadas. En consecuencia, alrededor de 75% de los ácidos grasos de la trioleína marcada se separó y absorbió en la forma de ácidos grasos. El resto se absorbió como monoglicérido b. Los monoglicéridos, junto con las sales biliares, desempeñan una función importante en la estabilidad y emulsificación de las grasas en el intestino delgado; las gotas emulsificadas son reducidas al tamaño de micelas de 0.1 a 0.5 mm de diámetro. Esto intensifica más la digestión de las grasas y otros lípidos solubilizados en las partículas micelares.
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Endonutrición. Apoyo nutricio
Entre 50 y 75% de las grasas de la dieta se degrada por efecto de la esteapsina hasta ácidos grasos libres, que se absorben. Una pequeña cantidad se digiere de forma parcial y se absorbe como monoglicéridos b y una porción aún menor como diglicéridos y triglicéridos. Algunos cálculos consideran que la digestión y la absorción de las grasas pueden ser de 95% en individuos normales. Otras enzimas liberadas con el jugo pancreático intervienen también en la digestión (hidrólisis) de ciertos lípidos. Por ejemplo, las fosfolipasas hidrolizan al ácido graso del carbono 2 (b) de la lecitina y forman lisilecitina. Las fosfatasas y esterasas, junto con lipasas a, completan la hidrólisis. Los ésteres de colesterol se hidrolizan a colesterol más ácidos grasos por acción de la colesterolasa.
Absorción de grasas La absorción de los productos de la digestión de las grasas ocurre de manera primordial por ácidos grasos, en un porcentaje mayor cercano a 70%, y de monoglicéridos b en 25%; éstos se encuentran en las micelas que se saponificaron después de la digestión, un proceso en que se rompen las bases hidrosolubles y las fuerzas tensionales que unen a los triglicéridos para poder absorberse. La absorción primordial tiene lugar en el borde en cepillo de las células intestinales (borde ciliado), en las últimas secciones del intestino delgado (sobre todo en el íleon); las sales biliares de las micelas no se absorben al parecer en este punto, pero se disuelven en una emulsión, que las solubiliza y a continuación se absorben en la última porción del íleon terminal y parte del ciego y se desplazan al hígado a través del sistema porta. Evidencias basadas en estudios de microscopia electrónica muestran que los productos de la digestión de las grasas, sobre todo los ácidos grasos libres y los monoglicéricos b, penetran por las microvellosidades y el polo apical del enterocito por un mecanismo de difusión pasiva a través de la membrana plasmática. Se absorben con rapidez por un gradiente de concentración de un mayor grado de concentración a uno menor. Con esto se utilizan rápidamente estas grasas en el citosol celular, los ácidos grasos de cadena corta facilitan la absorción de las grasas, los ácidos grasos de cadena corta y media (seis a 10 carbonos) no saturados se absorben más rápido y aquellos que tiene más carbonos (12 a 18) y más saturados se absorben de modo más lento. Las velocidades de la absorción de los ácidos grasos de manera individual se reflejan en el conjunto de la dieta. Las grasas y aceites con puntos de fusión menores, por debajo de 50oC, se hidrolizan y absorben en menos tiempo respecto de aquellos cuyo punto de fusión es más elevado. Los triglicéridos de origen animal y vegetal con puntos de fusión similares se absorben de igual manera sin denotar diferencias por su origen. Las grasas de le leche humana se absorben de mejor manera que las grasas contenidas en la leche vacuna, ya que están menos saturadas. El retículo endoplásmico liso capta los productos de la ingestión celular y se trasforman en triglicéridos por acción de enzimas dentro del retículo; el gradiente
de concentración y la rápida transformación de los ácidos grasos libres en triglicéridos hacen que exista un menor grado de concentración de los ácidos grasos libres dentro de la célula y favorecen su absorción de la luz intestinal. En el retículo endoplásmico liso se transforman en triacilgliceroles y se empacan en quilomicrones; de ahí se descargan hacia la linfa y los conductos lactíferos del intestino delgado y luego se trasportan a los conductos linfáticos y después a la circulación general y con posterioridad se metabolizan en el hígado. El término lípido hace referencia a una sustancia de origen natural, insoluble en agua pero sí en solventes orgánicos apolares, como cloroformo o éter, que se caracterizan por una gran diversidad estructural y funcional. En cuanto a las funciones, pueden mencionarse las siguientes: • Son componentes de membranas. • Actúan como formas de almacenamiento de C y energía. • Son precursores de otras sustancias importantes en biología. • Actúan como aislantes para choques mecánicos, térmicos o eléctricos. • Constituyen recubrimientos protectores que impiden infecciones y pérdidas o entradas excesivas de agua. • Algunos son hormonas o vitaminas.
CLASIFICACIÓN Son un grupo compuesto por una gran cantidad de biomoléculas y hay muchas clasificaciones. En esta sección se dividen en a) simples, b) compuestos y c) derivados. Los lípidos simples están formados por ésteres de ácidos grasos y un solo alcohol. Dentro de éstos, según sean el alcohol o los ácidos grasos, existen acilgliceroles o ceras. Los lípidos compuestos tienen además ésteres formados por otro tipo de compuestos. Se subdividen en fosfolípidos (con ácido fosfórico) y glucolípidos (cerebrósidos y gangliósidos). Los fosfolípidos se subdividen en fosfoacilgliceroles (su alcohol = glicerol) y esfingolípidos. Además, hay un tercer grupo, los derivados, que no se pueden incluir en los anteriores. En la composición de éstos no intervienen los ácidos grasos, aunque algunos derivan in vivo de ellos. • • • • •
Acilgliceroles Simples: ceras Fosfolípidos (fosfoacilgliceroles y esfingolípidos) Compuestos Lípidos (derivados): glucolípidos (cerebrósidos y gangliósidos)
Lípidos simples: sus ácidos grasos son ácidos carboxílicos alifáticos de cadena larga (se llaman ácidos grasos por estar
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Lípidos: ácidos grasos en las grasas). Como características generales de los más abundantes en la naturaleza es posible señalar lo siguiente: a) casi todos son ácidos monocarboxílicos (1 COOH); y b) las cadenas de hidrocarburos suelen ser lineales, no ramificadas y con un número par de átomos de C, que oscila entre 12 y 20. Con frecuencia aparecen dobles enlaces (llamados insaturaciones). La insaturación es frecuente a partir de los 16 átomos de C. Los dobles enlaces de los ácidos grasos tienen casi siempre la configuración CIS y pueden presentarse varios en la misma molécula. Cuando esto ocurre, los dobles enlaces nunca son consecutivos, sino separados por un solo grupo metileno. La larga cadena hidrocarbonada es apolar, pero la molécula del ácido graso contiene un grupo polar, el COOH, y por tanto adquiere polaridad en conjunto. En realidad, los ácidos grasos son ácidos débiles cuyos valores de pK están situados en 4.5 por término medio. Esto quiere decir que a pH fisiológico se encuentran en forma aniónica, por lo que son muy hidrófilos, mientras que las colas hidrocarbonatadas son hidrófobas. Por lo tanto, los ácidos grasos se comportan como moléculas anfipáticas típicas que, al intentar disolverlas en agua, tienden a formar monocapas en la interfaz aire− agua con los grupos (carboxilato) sumergidos en el agua y las colas no polares fuera de ésta. Si se agita esta mezcla, los ácidos grasos forman las denominadas micelas, en las que las cadenas hidrocarbonadas se agrupan hacia el interior y los grupos carboxilato se dirigen hacia el exterior acuoso. Si se mezclan con agua y una sustancia oleosa, se forman micelas sobre las gotas de aceite, al que emulsifican, y ésta es la base del funcionamiento de los jabones, ya que éstos son sales de ácidos grasos.
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NOMENCLATURA Por lo regular se emplea su nombre común (ácidos esteárico, palmítico, linoleico u otros), pero además existe un nombre abreviado que consiste en poner el número de átomos de C y a continuación, si hay dobles enlaces, la posición y número de estos. Por ejemplo: • • • •
Ácido palmítico: C16:0 Ácido esteárico: C18:0 Ácido oleico: C18:19 o C18: tiene un doble enlace en él Ácido linoleico: C18: 29,12 o C18
La numeración de los átomos de C comienza por el grupo funcional, excepto en un caso: la nomenclatura relacionada con el ámbito de la nutrición, en la que lo hace al revés. Se considera que el grupo metilo terminal tiene la posición 1 y se designa por la letra omega (W). Por lo general se representa del siguiente modo: • En el laboratorio se separan e identifican por medio de la cromatografía de gas−líquido (lo más frecuente).
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• Para separarlos deben ser volátiles y transformarse por tanto en derivados volátiles, de tal manera que al reaccionar con metanol se forman los ésteres metílicos correspondientes, que sí son volátiles. • Al principio, salen en el cromatograma los ácidos grasos (en realidad sus ésteres) más pequeños, con menos átomos de C. • En cuanto a los dobles enlaces, salen antes aquellos que poseen menor número de éstos con igual número de carbonos.
REACCIONES DE LOS ÁCIDOS GRASOS Una muy importante es la peroxidación (formación de peróxidos), que puede ser enzimática o no enzimática. En la no enzimática, los agentes son oxidantes fuertes como el agua oxigenada o el radical hidroxilo, que se dirigen a los dobles enlaces de los ácidos grasos, que son muy susceptibles a estas reacciones. Los compuestos que se forman son los hidroperóxidos. Esta reacción es dañina para el organismo porque afecta a los lípidos de membrana y a ella se debe el sabor rancio de los alimentos. En este punto es posible la oxidación de proteínas de membrana, con el consiguiente efecto sobre la estructura o funcionamiento de la membrana. Las células de los organismos vivos poseen mecanismos para protegerse de estas reacciones de peroxidación y, entre éstos, figuran la existencia de agentes como la vitamina C o la E que funcionan como antioxidantes, los cuales hacen que éstas mismas sufran la reacción y eviten así que la experimenten otras biomoléculas. La peroxidación puede estar también catalizada de forma enzimática. Esto ocurre, por ejemplo, en la formación de algunos lípidos derivados de ácidos grasos, como la prostaglandina, en cuya formación intervienen peroxidaciones catalizadas por enzimas. El envejecimiento celular reacciona también con la formación de peróxidos de ácidos grasos.
PROSTAGLANDINAS Su nombre procede de la próstata, de donde se aislaron por primera vez, pero se encuentran en diferentes partes del organismo. Estos lípidos tienen gran importancia en medicina por sus múltiples efectos fisiológicos, entre los que destacan la contracción del músculo liso y la disminución de la presión sanguínea, efectos observados a concentraciones muy bajas. Se sintetizan in vivo a partir de ácidos grasos insaturados y algunos fármacos antiinflamatorios como
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el ácido acetilsalicílico inhiben su formación, ya que intervienen en el dolor. En medicina se emplean en la inducción del parto e inhibición de secreción gástrica. En términos de su estructura, todas derivan del ácido 15−hidroxi−13−trans− prostenoico, un ácido graso de 20 átomos de C que tiene un doble enlace adicional que propicia la formación de un anillo de ciclopentano formado entre los C 8 y 12, con un OH en él. Todas las prostaglandinas poseen este anillo y las diferentes familias se diferencian entre sí según sean los sustituyentes oxigenados de ese anillo de ciclopentano. Las familias son A, B, E y F: • • • •
La A tiene un oxígeno unido al anillo con doble enlace La B posee además un doble enlace en el anillo La C la A + 1 OH La F la A + 2 OH
Dentro de cada familia se diferencian de acuerdo con el número y tipo de dobles enlaces de la cadena lineal, así como los sustituyentes que haya sobre esta cadena lineal.
GLICÉRIDOS Y CERAS. FOSFOGLICÉRIDOS Y ESFINGOLÍPIDOS Tanto los glicéridos (o acilgliceroles) como las ceras son, como se ha visto en la clasificación anterior, lípidos simples.
Glicéridos Los glicéridos son ésteres de la glicerina (o glicerol), un tri−hidroxi−alcohol + 1, 2 o 3 ácidos grasos. Existen así los monoacilgliceroles, diacilgliceroles o triacilgliceroles. Un ejemplo es el glicerina monoacilglicerol. Los más abundantes en la naturaleza son los triglicéridos. Según los ácidos grasos que los formen, se diferencian los simples de los mixtos (di- o tri-). En los simples, todos los ácidos grasos son iguales, y en los mixtos, distintos. Todos los acilgliceroles son moléculas neutras (sin grupos polares). Además, según sea el estado físico a temperatura ambiente, se diferencian en grasas y aceites (sólidos y líquidos, respectivamente). En general, el punto de fusión es menor cuanto mayor es el contenido de ácidos grasos insaturados. El átomo de C central en el glicerol es quiral, asimétrico y por tanto estos lípidos presentan isomería óptica. Casi todos corresponden a isómeros L. Los acilgliceroles se nombran de dos maneras, usando el nombre del ácido graso + −IL e indicando la posición en que está unido el ácido graso (con más de un ácido graso igual y, cuando son iguales, se dice por ejemplo di−oleil− glicerol, tri−palmitoíl−glicerol). La otra manera consiste en utilizar el sufijo −ina. Por ejemplo, con un oleico y dos palmíticos, se expresaría momo−oleil,di−palmitoína.
Características • Son insolubles en agua, como todo lípido. • Constituyen los depósitos de grasa del tejido adiposo (triglicéridos), como almacenes de energía y carbono. • Se transportan a través de los vasos sanguíneos y linfáticos gracias a la formación de partículas lipoproteínicas como los quilomitrones. • Protegen física y químicamente a los órganos del cuerpo. • Todas tienen las características generales de los lípidos. Reacciones La reacción más importante de este grupo es la hidrólisis. La hidrólisis no enzimática en medio ácido no produce glicerol + ácido graso. En un medio básico (presencia de sosa o potasa) se obtiene el glicerol + sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos (jabones). Es por ello que esta reacción se conoce como saponificación. En las células también experimentan hidrólisis los acilgliceroles, un proceso catalizado por enzimas (lipasas) que producen glicerol y ácidos grasos. Éstas tienen especificidad de enlaces (de los tres enlaces éster que pueden existir en un triglicérido).
Ceras Las ceras también pertenecen al grupo de los lípidos simples y son ésteres de un alcohol y un ácido graso, pero su característica es que ambos son de cadena larga. Al igual que los acilgliceroles, y casi todos los lípidos, las ceras también son insolubles. En el caso concreto de las ceras, sirven como capas protectoras de piel y plumas en animales, así como en hojas y frutos en plantas. Protegen contra infecciones y pérdidas de agua. En el caso de los lípidos compuestos, se incluyen los fosfoacilgliceroles fosfatos (esfingomielinas), los lípidos compuestos (cerebrósidos con esfingosina) y los gangliósidos.
Fosfoglicéridos Los fosfoacilgliceroles (o fosfoglicéridos) son lípidos formadores de membrana. El más sencillo es el ácido fosfatídico, un glicerol unido con enlaces éster a dos ácidos grasos y un ácido fosfórico. Es precursor de todos los demás fosfoglicéridos. Todos los fosfoacilgliceroles se diferencian porque el ácido fosfórico se puede unir por un enlace éster a otro compuesto que distingue a los tipos. Los ácidos grasos no permiten diferenciar tipos. Sin embargo, es posible afirmar que, en general, el ácido unido al suele ser saturado. Este radical identificador puede ser la colina, una base nitrogenada con un grupo OH con el que se une al ácido fosfórico. Cuando ocurre así, el fosfoacilglicérido resultante es la fosfatidilcolina o lecitina. Si el radical es la etanolamina, el resultado es la fosfatidiletanolamina o cefalina; si el radical es el aminoácido serina, se forma la fosfatidilserina.
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Lípidos: ácidos grasos Éstos son grupos cargados y por tanto los fosfoacilgliceroles son moléculas anfipáticas. El radical R puede ser el glicerol y se forma el fosfoacilglicerol fosfatidilglicerol. La R puede ser también un fosfatidilglicerol y al unirse a otro ácido fosfatídico da lugar a la formación de un difosfatidilglicerol: ácido fosfatídico + glicerol + ácido fosfatídico
También puede ser un alcohol cíclico, el más abundante de los cuales es el inositol. En este caso se formaría el fosfatidilinositol, en el que a su vez el inositol puede llevar unidos también grupos fosfato.
Características Estos lípidos se caracterizan porque son moléculas anfipáticas, ya que las largas cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos unidas al glicerol forman la parte hidrofóbica de la molécula, mientras que el ácido fosfórico y la molécula a la que va unido (cargada) constituyen la cabeza polar hidrofílica de la molécula. En el laboratorio es posible determinar la estructura de un fosfoacilglicerol. Para ello se emplean unas enzimas llamadas fosfolipasas que existen en las células y se encargan del recambio de los fosfoacilglicéridos en ellas y son específicas también para cada enlace. Cada una rompe distintos enlaces éster:
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• La fosfolipasa A1 rompe enlaces de ácidos saturados • La fosfolipasa A2 escinde los de ácidos insaturados • La D rompe los de ácidos fosfóricos con otras moléculas En el laboratorio se hidroliza con estas enzimas, se obtienen los resultados y se determina la molécula de inicio. Existen algunas variantes de los fosfoacilgliceroles, de los cuales hay que destacar los que tengan una o las dos cadenas hidrocarbonadas unidas al glicerol por enlaces éter (no éster). Cuando además se introducen insaturaciones, lo que se genera son los plasmalógenos, lípidos importantes que forman parte de algunas membranas plasmáticas como las de las células del corazón.
Esfingolípidos Los esfingolípidos se caracterizan porque estar formados por un alcohol que es la esfingosina, un alcohola aminado de 18 carbonos. El esfingolípido más simple, y precursor de los demás, es la ceramida. 1 ceramida = 1 ácido graso + esfingosina
Sólo que la unión no ocurre por un enlace éster, sino por un enlace amida, establecido entre el grupo amino de la esfingosina y el ácido carboxílico del ácido graso. Por unión de la fosfocolina (colina + P) lo que se genera es otro tipo de lípidos, las esfingomielinas. Aquí la
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fosfocolina se une al OH terminal de la esfingosina. Las esfingomielinas también poseen naturaleza anfipática. Poseen una cabeza polar y cola no polar. Estas sustancias se hallan en las membranas celulares de los nervios y del encéfalo. Por unión de la ceramida a un glúcido se forman entonces los glucolípidos, que también son anfipáticos, y se encuentran en las membranas celulares del tejido nervioso y el encéfalo. Los más simples son los cerebrósidos, ya que en ellos es un monosacárido el que se une al OH terminal de la ceramida, que puede ser Glc o Gal. Así se conforman, respectivamente, glucocerebrósidos y galactocerebrósidos. El monosacárido que forma los cerebrósidos puede estar sulfatado (S). A este tipo se lo conoce como lípidos sulfátidos. Esto es más frecuente con la galactosa. En el caso de los gangliósidos, los azúcares unidos son oligosacáridos, no monosacáridos, y además se caracterizan por llevar al menos un residuo de ácido siálico. Además de conferir rigidez a las membranas, los glucolípidos ejercen otras funciones a nivel de superficie celular, como servir de marcadores antigénicos o marcadores para identificar el estado de diferenciación celular. También participan en el control del crecimiento de las células, y se relacionan con la transformación de células normales en cancerosas y también en la unión de células con ciertas toxinas.
TERPENOS Y ESTEROIDES En este capítulo se describen los lípidos derivados del isopreno. El isopreno es el 2−metil−butiadieno. Los terpenos son hidrocarburos o alcoholes formados por varias unidades de isopreno, con modificaciones mínimas. El aroma característico de muchos frutos y plantas se debe a estos compuestos. Los terpenos más simples son los monoterpenos, formados por dos unidades de isopreno. Los siguientes son los diterpenos, formados por cuatro unidades, y entre los que destaca el fitol, el alcohol de la clorofila (con 20 C). Figuran también los triterpenos, con seis unidades de isopreno y 30 carbonos, de entre los que destaca el escualeno, precursor del colesterol. Otra familia de terpenos la integran los dolicoles, formados también por 20 unidades de isopreno, y que se encuentran en las membranas del RE y el aparato de Golgi. Fosfatados en un extremo, sirven de transportadores de las proteínas durante su glucosilación. El dolicolfosfato es el encargado de este transporte. Los esteroides son el grupo más grande y se distinguen por contener en su estructura un sistema de anillos, que es el ciclopentanoperhidrofenantreno, del cual se derivan. Este sistema de anillos está formado por 17 C, cuya numeración es específica. Además, lleva una serie de sustituyentes entre los que destacan dos grupos metilo sobre los C 10 y 13, y numerados como 18 y 19. Estos metilos están presentes en todos los esteroides, excepto en los estrógenos, los cuales sólo poseen uno.
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Los esteroides llevan también una cadena hidrocarbonada sobre el que se numeran sus carbonos desde el 20 en adelante. La longitud de esta cadena es variable. Puede no existir como en las hormonas sexuales o tener hasta 9 C. También pueden existir sustituyentes oxigenados y dobles enlaces en posiciones variables, según sea el esteroide del que se trate. En su estructura existen muchos carbonos asimétricos y por tanto el número de enantiómeros posibles es muy elevado, aunque en la naturaleza no se encuentran todos ellos. Así, en todos los enantiómeros conocidos, los metilos 18 y 19 se sitúan hacia arriba del ciclopentanoperhidrofenantreno. El resto de los sustituyentes, si están en posición cis con los metilos (del mismo lado), se denominan sustituyentes. Si, por el contrario, están en posición trans, son sustituyentes. Los esteroides se suelen clasificar de acuerdo con la complejidad de la cadena lateral unida al carbono. De esa forma, se diferencian cinco grupos principales. 1. Esteroles: contienen siempre algún grupo alcohol. El más importante y conocido es el colesterol, que tiene un OH en posición. Se caracteriza por un enlace doble entre los carbonos 5 y 6, y por la cadena lateral sobre el que contiene ocho átomos de C. El colesterol actúa como precursor de otros esteroides y se relaciona con enfermedades como la arteriosclerosis. 2. Derivados de la vitamina D: se forman por acción de la luz ultravioleta sobre los esteroles. Su característica estructural principal es la abertura del anillo B con la formación de un doble enlace entre los C 10 y 19. La cadena lateral conserva la cadena lateral del esterol del que se deriva. Pueden existir derivados hidroxilados de esta estructura en varias posiciones. Estos compuestos regulan el metabolismo del calcio y el fosfato. 3. Ácidos biliares: se caracterizan en primer término por la presencia de varios hidroxilos que tienen configuración, y por tanto se hallan en posición trans con los metilos. Estos OH se sitúan en las posiciones 3, 7 0 12, según sea el ácido biliar. Por ejemplo, en el ácido cólico hay OH en las tres posiciones, y por ello es el más soluble. En otros, como el desoxicólico, no hay esta posición. El litocólico, sólo en el C7, es el más insoluble y responsable de la formación de cálculos biliares. Esta abundancia de OH le confiere características anfipáticas, esenciales para su función de emulsionar las grasas de la dieta, lo que facilita así la acción de las enzimas digestivas. Otra característica de los ácidos biliares es su cadena lateral sobre estas posiciones, y que siempre finaliza con un ácido graso y consta de cinco átomos de C. En el organismo humano existen muy pocos ácidos biliares libres; en realidad, su grupo ácido suele estar unido al grupo amino de los aminoácidos glicina o taurina. Los derivados son glicocólico y tauricólico. 4. Corticosteroides: se forman en la corteza y regulan gran cantidad de procesos fisiológicos. Por ejemplo, el cortisol se caracteriza, como todos, por tener a) un
grupo ceto en posición 3; b) un doble enlace entre las posiciones 4 y 5; c) una cadena lateral sobre el C corta, a menudo con sólo dos átomos de C y oxígeno (= O); d) algún otro grupo hidroxilo que puede estar en posiciones variables (las más comunes en los carbonos 11 y 17). 5. Hormonas sexuales: hay dos grupos, las masculinas o andrógenos y las femeninas o estrógenos. En ambos casos, no existe cadena lateral en el C. Además, en el caso de los estrógenos, el anillo A es aromático y no existe el grupo metilo sobre el C. También son isoprenoides los tocoferoles, entre los que sobresalen el tocoferol o vitamina E. Otros son las plastoquinonas de la cadena transportadora de electrones fotosintética, así como la ubicuinona o coenzima Q de la mitocondria. La vitamina K también se incluye aquí y participa en la coagulación sanguínea.
DEGRADACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS Primera etapa: activación La degradación de los ácidos grasos tiene lugar en la mitocondria y la lipasa se halla en el citosol. Para poder entrar en la mitocondria debe activarse. En el citosol se une a la CoA. Éste es un punto de control importante. Se activa por medio del ATP. La reacción transcurre en dos fases:
Fase 1 Se activa y se une al nucleótido; la parte del nucleótido forma un derivado activado; se cede el grupo a la CoA; el PPi se hidroliza con pirofosfatasa, lo que desplaza la reacción hacia la derecha; ésta es una reacción anterior al metabolismo de ácidos grasos; entra 1 ATP y sale 1 AMP; siempre que esto ocurre es como si se gastaran 2 ATP.
Fase 2 Transporte dentro de la mitocondria. La CoA no tiene transportador. El grupo acilo entra y se transfiere a una molécula de la membrana de la mitocondria que la transporta (translocasa). El único modo de ingresar es por medio de la carnitina, que recoge el ácido graso y lo introduce en forma de acilcarnitina (ambos). La transferasa proporciona el acilo y deja la CoA en el citosol. Se localiza en la membrana interna de la mitocondria en dirección del citosol. Dentro de la mitocondria hay otro enzima semejante que realiza la función inversa (carnitina aciltransferasa II). La CAT1 es el punto de control más importante.
Segunda etapa Existe una segunda etapa, la β-oxidación, en la cual se oxida el carbono del ácido graso al separar C2 en forma
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Lípidos: ácidos grasos de acetil-CoA. Las cuatro enzimas de la mitocondria no están dispuestas en la forma de un complejo. Consta de cuatro etapas: Balance: si el ácido graso tiene número par de átomos de C, sólo queda acetil-CoA. En el caso del palmitato (16 C): palmítico → 8 acetil-CoA, 7 NADH y 7 ATP
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es igual a un trozo de la CoA. Se unen moléculas C2 de forma sucesiva. Si el ácido graso es impar, el primer C2 es la propionil-CoA. Primero se une una acetil-CoA y luego es preciso que la acetil-CoA esté activado por medio de una carboxilación que tiene como resultado malonil-CoA. El CO2 sólo ejerce una función catalítica, favorece la condensación y luego se separa.
Síntesis
DEGRADACIÓN DE LA ACETIL- COA EN EL CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO Se realizan ocho vueltas del CAC Ò 16 CO2, 24 NADH, 8 FADH2 y 8 GTP. Esto significa 12 ATP por vuelta, 96 ATP. Los NADH y FADH2 de la β-oxidación ceden 35 ATP más. ATP total: 131 ATP de la degradación de una molécula de palmítico. Balance de la oxidación del palmitato: 16 CO2 y 131 ATP, de los que deben restarse dos porque se forma palmitoíl-CoA con gasto de ATP. Balance neto: 129 ATP. 16 C + 129 ADP + 129 Pi → 16 CO2 + 129 ATP
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La degradación sólo ocurre en presencia de O2 porque es necesario para regenerar las coenzimas. Todo el metabolismo dentro de la mitocondria es aerobio. Cada vez que pasan 2 e- por la cadena de transporte electrónico se forma H2O, de lo cual resultan 146 moléculas de H2O. Las grasas son fuente de energía y agua. Un ácido graso está más reducido que un carbohidrato, por lo que se obtiene más energía:
La acetil-CoA se forma a partir del piruvato por la piruvato deshidrogenasa dentro de la mitocondria. También puede obtenerse de la β-oxidación; para que salga al citosol se condensa con oxalacetato para generar citrato; si hay mucha energía, el CAC está inhibido. El citrato, por medio de un transportador, sale al citosol, se rompe y libera los C2. Como el OAA no tiene transportador, debe convertirse en malato (igual que en el CAC). El malato se transforma en piruvato. El piruvato puede entonces volver al interior y generar OAA otra vez. Para sintetizar acetil-CoA es necesario que sobre energía y haya carbohidratos. Para que pueda salir el citrato debe estar detenido el CAC, es decir, sobrar energía y disponer de carbohidratos (para que haya piruvato y oxalacetato). El OAA siempre se encuentra en niveles bajos en la mitocondria. Al sobrar carbohidratos se sintetizan ácidos grasos.
Activación de la acetil-CoA
ácido graso: 129 ATP/16 C = 8.1 ATP/C glucosa: 36 ATP/6 C = 6 ATP/C
Ésta es la etapa limitante de la velocidad y el punto de control más importante. Todas las carboxilasas tienen biotina. La reacción tiene lugar en dos etapas. La biotina, que está unida de modo covalente a la enzima, se une al CO2 para que sea más fácil transferirlo. Se forma carboxibiotina. Se agrega la acetil-CoA y se convierte en malonil-CoA. En el microorganismo E. coli se han hallado tres cadenas distintas con funciones específicas:
Las reacciones de la β-oxidación son iguales a las del CAC. Las cuatro etapas de la β-oxidación son iguales a las de regeneración del oxalacetato. Si el ácido graso tiene un número impar de átomos de C, el residuo C3 que queda al final (propionil-CoA) se metaboliza y se incorpora al CAC:
• Cadena portadora de biotina (unida a Lys). • Cadena que carboxila la biotina (carboxilasa) y cataliza la reacción. • Cadena que transfiere el grupo a la acetil-CoA (transcarboxilasa).
Propionil-CoA + CO2 → C4 (succinil-CoA)
El citrato es un modulador positivo de la acetil-CoA carboxilasa. Si hay citrato también existe acetil-CoA y la enzima más importante de la vía se encuentra en forma activa: se activa el punto de control y se desplaza la acetilCoA del citosol.
Biosíntesis de ácidos grasos saturados La biosíntesis ocurre en el citosol, de manera preferencial en células hepáticas, adipocitos y glándulas mamarias. En la síntesis se produce reducción (es necesario aportar e-). Los elementos que ceden no son NADH y FADH2, sino el NADPH (proveniente de la vía de los fosfatos de pentosa). Todos los intermediarios (la cadena que se sintetiza) están unidos al grupo SH de la ACP (acil carrier protein). El grupo prostético se llama fosfopanteteína y
Condensación Participan siete enzimas. En procariotas hay siete cadenas distintas, pero en eucariotas forman un complejo enzimático llamado sistema ácido graso sintasa. El complejo ofrece la ventaja de la rapidez. Varias actividades catalíticas residen en la misma cadena y son multifuncionales. En la parte central del complejo se halla la ACP con un largo
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brazo al que se unen los intermediarios por medio del grupo SH. También participa otro SH de una Cys. El primer C2 es la acetil-CoA y luego todos son malonil-CoA. Si el ácido graso es impar, el primero es la propionil-CoA. En el proceso de carga de la enzima se transfieren al SH de la ACP por medio de la ACP acetil/malonil transferasa. El primer C2 se transfiere a la Cys y se preserva la malonil-CoA en la ACP. Se produce una reacción de condensación entre acetilo y malonilo facilitada por la descarboxilación, que dirige la reacción. El enzima condensadora es la oxoacil ACP sintasa y en ella se localiza la Cys. El resultado es la formación de acetoacil. Para reducir el carbonilo hay tres etapas inversas de la β-oxidación: • Reducción con formación del grupo hidroxilo en el Cb • Deshidratación • Reducción: b Ahora se une con otra malonil-CoA y vuelve a empezar: HS - Cys CH3 - CH2 - CH2 - CO - CH2 - CO - S - ACP
El último C es el que forma el grupo carbonilo. Cuando el resto es de 16 carbonos cesa la actividad de la ácido graso sintasa porque no puede cargar con una cadena tan larga y poner dos más. Se hidroliza y se separa el palmitato. Si hay insaturaciones se ponen luego y si la cadena es más larga se realiza en otro sitio. Algunos insaturados son esenciales y no se pueden sintetizar (deben ingerirse). Balance de la síntesis del palmitato: 1 acetil-CoA+7 malonil-CoA(CO2+acilo) + 14NADPH → palmitato + 8HSCoA + 7CO2 + 14NADP+ para 7 malonil-CoA: 7 CO2 + 7 acetil-CoA + 7 ATP → 7 malonil-CoA 8 acetil-CoA + 14 NADPH + 7 ATP → palmitato + 14 NADP+ + 7 ADP + 7 Pi del ciclo de fosfatos de pentosa
Destinos de los ácidos grasos En condiciones normales no se hallan libres y se incorporan en forma de fosfolípidos de membrana o triacilglicéridos (TG) como depósito de energía. Deben esterificar al glicerol en los dos casos que debe estar fosforilado (glicerol 3P). El glicerol 3P procede de lo siguiente: • PDHA, que a su vez se obtiene de la glucosa; se consume 1 NADH al actuar la glicerol 3 P deshidrogenasa. • Directamente del glicerol por medio de la glicerol 3P cinasa. Este glicerol proviene de las grasas hidrolizadas.
Se esterifica con ácidos grasos activados (acil-CoA): 2 acil-CoA pueden esterificar los OH del glicerol 3P: CH2 – O – CO – R1 CH2 – O – CO – R2 → ácido fosfatídico, precursor de fosfolípidos y triacilgliceroles CH2 – O – P
Para formar el triacilglicerol se sustituye P por medio de una fosfatasa. Luego se añade acil-CoA para obtener TG (CH2 - O - CO - R3).
REGULACIÓN La conversión de TG en ácidos grasos + glicerol ocurre de manera continua en el tejido adiposo. Cuando sobra energía se sintetizan TG con ácidos grasos y glicerol. La glucosa aporta el Gd3P necesario, por lo que sólo se esterifica cuando sobran carbohidratos. Cuando hay poca glucosa se degradan grasas. La lipasa está regulada por hormonas y cuando está fosforilada es activa. La activación la desencadena el glucagón que a través de la cascada enzimática pone en marcha la PKA que fosforila la lipasa. Cuando la concentración de glucosa es alta se secreta insulina que favorece la esterificación. Se sintetizan ácidos grasos a partir de acetil-CoA y su degradación genera la misma molécula. La síntesis a partir de acetil-CoA tiene lugar cuando la carga energética es alta y hay carbohidratos (para sacar acetil-CoA con OAA). No debe haber ácidos grasos.
Puntos de regulación • Síntesis: el punto de control es la enzima que modifica a la acetil-CoA, la acetil-CoA carboxilasa. • Degradación: enzima que activa a la acetil-CoA para ingresar ácidos grasos a la mitocondria y transferirlos a la carnitina, la carnitina aciltransferasa I.
Regulación de la síntesis: acetil-CoA carboxilasa • Regulada a nivel hormonal por glucagón (inhibe) e insulina (activa). • Regulada también de forma alostérica: Modulador +: citrato, que favorece la conformación más activa además de sacar la acetil-CoA. Modulador -: palmitoíl-CoA, que es el producto de la reacción. También la carga energética, concretamente el AMP. • Regulado de modo covalente; fosforilada es inactiva. Si la cinasa está favorecida bloquea la síntesis de ácidos grasos y si lo es la fosfatasa activa a la enzima. La insulina favorece a la fosfatasa y el glucagón a la cinasa. • Regulación a largo plazo: la enzima puede modificar su concentración y se puede inducir su síntesis. El ayuno prolongado y luego una dieta rica en carbohidratos y pobre en grasa aumentan en grado considerable la concentración de la enzima.
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Lípidos: ácidos grasos Regulación de la degradación: carnitina aciltransferasa 1 Es modulador (-) es la malonil-CoA es el producto de la acetil-CoA carboxilasa. Si se incrementa su concentración es porque sobra energía y hay carbohidratos y, al estar inhibida la enzima, no pueden trasladar la acetil-CoA a la mitocondria.
CUERPOS CETÓNICOS Acetoacetato: CH3 - CO - CH2 - COOHidroxibutirato: CH3 - CHOH - CH2 - COOAcetona: CH3 - CO - CH3 Al degradar ácidos grasos se obtiene acetil-CoA que puede ir al CAC si se requiere energía, pero es necesario el OAA. Si faltan carbohidratos, la acetil-CoA no puede ingresar al CAC porque el OAA forma glucosa. Si no hay carbohidratos, los niveles de OAA están comprometidos y
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no es posible degradar acetil-CoA. En el estado de ayuno y en la diabetes (enfermedad en la que no se usan bien los carbohidratos y hay por tanto una virtual falta de glucosa) se degradan muchos ácidos grasos. Aumenta en gran proporción la concentración de acetil-CoA que no puede trasladarse al CAC por lo que forma complejos cetónicos, de los cuales se puede obtener energía. Formación: se forman sobre todo en el hígado dentro de las mitocondrias por condensación: El otro cuerpo cetónico se convierte en hidroxibutirato por medio de una deshidrogenasa y la acetona se obtiene del acetoacetato por medio de una descarboxilación. El acetoacetato se usa al convertirse en acetoacil-CoA y recibir una molécula de HSCoA de la succinil-CoA Todos los tejidos, con excepción del hepático, pueden usar los cuerpos cetónicos como sustrato energético porque tienen transferasa. Si la concentración de cuerpos cetónicos es muy alta disminuye el pH de la sangre, el enfermo emite un olor a acetona y puede llegar al coma diabético. El cerebro puede habituarse a usar cuerpos cetónicos en condiciones de ayuno prolongado, lo que evita la degradación de proteínas.
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Capítulo 7
Respuesta metabólica al ayuno y el trauma: bases metabólicas del apoyo nutrimental Ramón Barragán Jaín José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso
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METABOLISMO DE LOS SUSTRATOS Y LA ENERGÍA Un humano de 70 kg de peso consume en reposo 1 800 kcal/día; requiere 189 g de glucosa para el metabolismo del tejido nervioso y otros tejidos o estructuras glucolíticas (eritrocitos, leucocitos y médula renal), además de energía para las actividades cotidianas, aminoácidos para la síntesis de proteínas y ácidos grasos para la síntesis de lípidos. Durante el ayuno, el organismo necesita obtener estos sustratos de las reservas corporales. La glucosa y energía se derivan de los 75 g de glucógeno que se almacenan en el hígado (el resto se encuentra en el músculo estriado). Sin embargo, esto no basta para satisfacer las necesidades de energía o glucosa de las personas en ayuno. La glucosa libre circulante no puede obtenerse de los 150 g de glucógeno de los músculos estriados, dado que carecen de la glucosa-6-fosfatasa, enzima necesaria para la extracción de glucosa libre de las células. En consecuencia, el estímulo principal para los fenómenos metabólicos que ocurren con el ayuno y la inanición es la disminución de la glucemia, que tiene lugar cuando los requerimientos de glucosa de los tejidos que dependen de este sustrato no se satisfacen con la glucogenólisis. La reducción de la glucemia, que ocurre antes de 15 horas de ayuno, da lugar a una menor secreción de insulina y mayor de glucagón, cortisol, hormona del crecimiento y catecolaminas, cambios que estimulan la
intensificación de la gluconeogénesis y glucogenólisis hepáticas. Las modificaciones de la secreción de insulina y glucagón son al parecer la respuesta principal, dado que es habitual que no haya aumentos significativos de las hormonas contrarreguladoras, en especial de las catecolaminas, hasta que la hipoglucemia es grave. Además, el incremento de la secreción de catecolaminas, hormona del crecimiento y cortisol es innecesario, ya que la reducción de la secreción de insulina no anula las concentraciones basales de las hormonas contrarreguladoras. Por lo tanto, la glucosa necesaria para los tejidos que dependen de ésta proviene durante el ayuno de la glucogenólisis y gluconeogénesis, lo que requiere precursores gluconeogénicos en el hígado (figura 7-1). Los precursores gluconeogénicos principales para la síntesis hepática de glucosa y, en menor grado, la renal, son el lactato, glicerol y aminoácidos como la alanina y la glutamina. Las fuentes primordiales de lactato son dos. La primera es el metabolismo de la glucosa por los eritrocitos y leucocitos, que no oxidan esta sustancia, sino que la convierten en lactato por glucólisis anaerobia y liberan este metabolito en la circulación. En el hígado se convierte este lactato en glucosa, la cual queda de nueva cuenta disponible para su uso en los tejidos periféricos, proceso que corresponde al ciclo de Coris. El lactato proveniente de estas fuentes no aporta nuevos átomos de carbono para la síntesis de glucosa, dado que se derivan de moléculas preexistentes de esta sustancia. Si aumenta el consumo de glucosa por los leucocitos, este sustrato
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Endonutrición. Apoyo nutricio
Glucosa utilizada (gamos/hora)
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40
30 20
10
Exógena
Glucógeno
Gluconeogénesis
debe provenir de otra fuente de carbono. Tal demanda se satisface en parte por la liberación de lactato a partir de los músculos estriados, su fuente principal en el cuerpo. Éstos no suministran glucosa libre, como se señaló, pero sí pueden liberar lactato por desdoblamiento de sus reservar de glucógeno. La gluconeogénesis a partir del lactato tampoco basta para conservar la homeostasis de la glucosa. Cada día se degradan alrededor de 75 g de proteínas en el ayuno, para satisfacer las necesidades de aminoácidos que emplea el hígado en la gluconeogénesis. La proteólisis resulta en particular de la disminución de la insulina y el aumento del cortisol, además de que se acompaña de un rápido incremento de la excreción de nitrógeno por la orina, de 5 a 7 g/día (8 a 11 g/día) durante los primeros dos a cuatro días de ayuno. Las proteínas desdobladas durante el ayuno se derivan en especial de los músculos estriados; en términos proporcionales, son mucho mayores que las pérdidas de proteínas de otros órganos, como hígado, páncreas, aparato digestivo y riñones. Esta pérdida proteínica es hasta cierto punto selectiva en el hígado, dado que no abarca las enzimas necesarias para la gluconeogénesis y la lipólisis, pero sí las requeridas para la síntesis de urea y proteínas séricas. En el páncreas se pierde la función exocrina por descenso de la producción de hormonas y enzimas gastrointestinales, mientras que la función del tubo digestivo se ve afectada por la reducción de la síntesis de enzimas digestivas y de la regeneración del epitelio. Es una de las razones por las cuales los pacientes tienen con frecuencia una intolerancia paradójica a los alimentos, en largos periodos de ayuno, que se manifiesta por diarrea y malabsorción cuando se administran raciones alimentarias por las vías oral o rectal; otra de las razones es la disminución del epitelio
de absorción (aplanamiento de vellosidades), que se revisa en capítulos posteriores. El empleo de aminoácidos para la gluconeogénesis da lugar al problema de la formación de amoniaco durante la desaminación; éste es un proceso necesario para que la estructura del carbono pueda emplearse en la gluconeogénesis. La síntesis de urea en el hígado es el mecanismo principal en circunstancias normales, un proceso que requiere energía considerable y diversas enzimas, las cuales decrecen durante el ayuno prolongado. Por consiguiente, la excreción renal del ion amoniaco se convierte en la vía principal de eliminación de nitrógeno a amino durante el ayuno. Además, los riñones tienen una participación creciente en la gluconeogénesis, ya que la glutamina y el glutamato funcionan como aminoácidos principales del transporte de grupos amino a los riñones para la formación del amoniaco y la gluconeogénesis renales. Los riñones pueden ser la fuente hasta de 45% de la producción de glucosa durante la fase tardía de la inanición. La proteólisis rápida no puede ser de 75 g/día durante mucho tiempo. La cantidad total de proteínas en un humano de 70 kg es de unos 6 000 g y su catabolismo continuo provoca pérdidas funcionales que originan la muerte mucho antes de que se degraden todas las proteínas. Por fortuna, la proteólisis se desacelera hacia el quinto día de ayuno y al final se estabiliza en 20 g/día. Esto se refleja en disminuciones de la excreción urinaria de nitrógeno a un mínimo de 2 a 4 g/día (figura 7-2). La reducción del desdoblamiento de proteínas es posible en gran media gracias a la cetoadaptación del cerebro. Aunque éste puede metabolizar los cuerpos cetónicos, el transporte limitado de tales sustancias en condiciones normales a través de la barrera hematoencefálica limita
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Figura 7-1. Respuesta metabólica al ayuno.
Respuesta metabólica al ayuno y. . .
Excreción de nitrógeno (g/día)
12
8
Rango normal
4
Inanición parcial
Inanición total
0 Días
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Figura 7-2. Pérdida de nitrógeno en la inanición.
su utilización. En presencia de una glucosa sérica normal, se emplea la glucosa de manera preferencial, mientras que durante el ayuno los sistemas de transporte de la barrera hematoencefálica incrementan el transporte de cuerpos cetónicos y el metabolismo cerebral se adapta para utilizarlos. En consecuencia, se reduce en forma significativa la cantidad de glucosa que necesita el cerebro y, por lo tanto, la de proteínas que se degradan para la gluconeogénesis. La síntesis de glucosa es un proceso catabólico, por lo que requiere energía. Ésta también se precisa en diversas funciones enzimáticas y musculares, como la transmisión de impulsos nerviosos y la contracción del miocardio. Las necesidades diarias de energía en un humano de 70 kg en ayuno y reposo se satisfacen con la movilización de 150 g de triglicéridos del tejido adiposo en la forma de ácidos grasos libres. Éste se ve estimulado por la reducción de la insulinemia y el aumento absoluto o relativo de las concentraciones de glucagón y otras hormonas contrarreguladoras. Asimismo, estas alteraciones endocrinas estimulan la cetogénesis. Diversos tejidos glucolíticos, como los de corazón, riñones, músculos e hígado, emplean como fuente de energía los ácidos grasos libres y cuerpos cetónicos que produce el hígado. Por consiguiente, la fuente de energía principal durante el ayuno son las grasas, que equivalen a 90% de las calorías empleadas en tal situación. El uso de lípidos durante el ayuno disminuye la cantidad total de glucosa requerida, además de que proporciona ésta a partir de los 16 g de glicerol que se liberan con el desdoblamiento de 160 g de triglicéridos. Por ejemplo, los músculos estriados y cardiaco consumen los ácidos grasos en una cantidad proporcional a la concentración sérica de éstos. Tal uso disminuye la cantidad de glucosa necesaria, lo cual se conoce como efecto de Randle. De igual manera, el consumo de cuerpos cetónicos inhibe la captación de glucosa en muchos tejidos al hacer lo mismo con la deshidrogenasa de piruvato. El cambio a los lípidos como fuente principal de energía reduce la cantidad de glucosa utilizada y, por lo tanto, la de gluconeogénesis y degradación de proteínas requeridas.
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Tales cambios del metabolismo se acompañan de caídas del gasto de energía en reposo hasta de 31%. La reducción del gasto de energía en reposo depende de factores múltiples y se deriva en parte de disminuciones de la masa celular de tejidos magros, esfuerzos voluntarios, temperatura corporal, trabajo cardiaco, actividad del sistema nervioso central y metabolismo muscular. A diferencia de la respuesta metabólica al trauma, en la cual el catabolismo es el imperante y la pérdida de nitrógeno puede superar los 12 g, el metabolismo basal en el ayuno decrece para estabilizarse, de tal forma que el organismo se mantiene con el consumo de calorías mínimo para conservar ciertas funciones vitales. La caída del gasto de energía en reposo, el uso de las proteínas para la gluconeogénesis y de los lípidos como fuente de energía, y la cetoadaptación del cerebro, permiten que los humanos sobrevivan durante largos periodos de ayuno. Sin embargo, todo esto no ocurre sin deterioro ni pérdida de importantes funciones corporales y, si el ayuno persiste hasta un punto en que se ha perdido 30 a 40% del peso corporal, sobreviene la muerte.
Metabolismo del agua y los electrólitos Los cambios metabólicos inducidos por la inanición no se limitan a sustratos. También se experimentan otros de importancia en el metabolismo de los líquidos y los electrólitos. En el principio ocurren pérdidas de sodio, potasio y agua que facilitan la disminución ponderal acelerada y relativamente cuantiosa que se observa en personas que ayunan durante varios días. Esto explica también que tal reducción durante la fase inicial del ayuno sea mayor que en la tardía. La pérdida de sodio en este periodo sucede de manera obligada, ya que se observa durante el ayuno y la inanición de pacientes que tomaron con antelación dietas con poco sodio, además de que la administración de sal y agua en personas que ayunan no detiene las pérdidas de éste. Al parecer, tales pérdidas se relacionan con la caída repentina de la disponibilidad de carbohidratos, dado que la administración de pequeños volúmenes de glucosa reduce la cantidad de sodio perdido. En un principio es del orden de 150 a 250 mEq/día, pero de modo gradual decrece hasta 1 a 15 mEq/día. Los cambios del metabolismo del sodio y agua también pueden ser resultado de cambios del potencial de la membrana plasmática como efecto de la inanición. La reducción del potencial de membrana con la inanición no se corrige con la nutrición parenteral total, pero si con la administración de glutamina o catecolaminas. La reducción de agua y el sodio corporales totales se acompañan de una disminución de la volemia. Las personas con inanición tienden a tolerar la hipovolemia menos que los sujetos bien alimentados.
Metabolismo en el traumatismo Todo tipo de lesiones se acompaña de inmovilización, ayuno y reparación. Los primeros dos fenómenos se relacionan con menores necesidades de energía, mientras el
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tercero se vincula con mayores requerimientos de energía. En general, estos últimos aumentan en pacientes con traumatismos, sepsis y quemaduras, como se refleja en la disminución ponderal y aumento del índice metabólico basal, características de tales circunstancias. Luego de una lesión grave se presenta además un intenso desgaste tisular con pérdida de peso. Esto se debe en parte a la falta de ingestión de nutrimentos y en parte a la intensa catabolia observada en el periodo que sigue inmediatamente a la lesión. La intensidad y la duración del periodo catabólico dependen de la gravedad de la lesión y de una posible complicación de ésta con infección u otra alteración grave. La pérdida de proteínas se relaciona con el contenido corporal de nitrógeno y es mucho mayor en los varones jóvenes que en los ancianos, las mujeres y los niños. Por ejemplo, un levantador de pesas musculoso pierde más proteína después de situaciones de alarma que una persona que no hace ejercicio y de talla similar. Las alteraciones del metabolismo de sustratos con las lesiones se pueden dividir en tres fases. Estas tres fases corresponden a las de catabolia, flujo y anabolia que describieron Cuthbertson y Moore. La primera, que tiene lugar durante las horas iniciales, se caracteriza por hiperglucemia y restauración de la volemia y el riego sanguíneo hístico. La segunda, que es subsecuente a la restauración de tal riego, aparece durante días o semanas según sean la gravedad de la lesión, el estado previo de salud y las intervenciones médicas; se caracteriza por catabolia generalizada, balance nitrogenado negativo, hiperglucemia y producción de calor. La tercera fase surge después de corregir los déficits volumétricos y controlar las infecciones, eliminar el dolor y restaurar la oxigenación adecuada. Esta fase se acompaña de reacumulación lenta más progresiva de proteínas, seguida de la de grasas. Es común que su duración sea mucho mayor respecto de la catabólica, dado que la síntesis de proteínas no es mayor de 3 a 5 g/día.
Metabolismo de la energía durante la lesión En la mayor parte de los casos, los pacientes sometidos a estrés sufren un incremento del índice metabólico. Las mayores necesidades de energía varían en proporción directa a la gravedad de la lesión. En términos experimentales se ha determinado que las personas por lo demás sanas sometidas a operaciones de elección sin complicaciones no tienen aumento mayor del 10 a 15% en su gasto de energía en reposo, con su pico máximo alrededor del tercer día del posoperatorio, en tanto que el gasto de energía se incrementa 10 a 25% en sujetos con lesiones óseas múltiples. La fiebre eleva de manera significativa estas necesidades, en un 3.9% por cada grado centígrado por arriba de la temperatura corporal central. Las infecciones graves, como peritonitis o abscesos intraabdominales, provocan incrementos del 20 a 75%. Esto es más de lo que podría esperarse con base en el simple aumento de la temperatura, y al parecer se relaciona con el proceso inflamatorio, dado que persiste mientras está presente la inflamación. Los pacientes con sepsis pueden
tener un incremento del gasto de energía del 20 a 40% y los que sufren quemaduras experimentan incrementos mayores del 120%. Al parecer, el aumento del gasto de energía con las lesiones se deriva en buena medida de la mayor actividad del sistema nervioso central y del aumento de la concentración plasmática de las catecolaminas. Se ha demostrado que, en individuos con quemaduras graves, el índice metabólico puede decrecer mediante la administración de bloqueadores adrenérgicos α y b, o sólo estos últimos. Por otro lado, se ha demostrado que las catecolaminas, cuando se administran a sujetos normales, elevan el índice metabólico. Este incremento es siempre mayor cuando se administran el cortisol, el glucagón y las catecolaminas en forma conjunta. Además, la IL-1 y el TNF han demostrado que aumentan el gasto de energía. Junto con la aparición del hipermetabolismo, el individuo traumatizado sufre un incremento de 1 a 2° C en la temperatura corporal. Esta fiebre postraumática es un componente identificado de la respuesta a la lesión, representa un alza del punto de termorregulación encefálico y probablemente, como ya se ha mencionado, es consecuencia de las mayores concentraciones circulantes de interleucina 1. En términos generales, si la respuesta febril no es intensa (esto es, menor de 38.5 °C) y el sujeto está asintomático, rara vez hay necesidad de suprimir la fiebre. El mayor gasto de energía observado en los lesionados se ha atribuido al incremento del metabolismo de las proteínas en estos pacientes, sobre todo en la síntesis. Esto no se ha comprobado del todo. El otro proceso que parece contribuir al metabolismo de energía es el incremento sustancial del metabolismo de los carbohidratos y las grasas. Varios factores ambientales también pueden modificar el gasto de la energía. Si se mantiene una temperatura ambiental elevada (y humectada) decrece el gasto de energía en pacientes quemados al disminuir las pérdidas por evaporación, y con ello la necesidad de incrementar el gasto de energía para mantener la temperatura corporal. El aumento del gasto de energía en reposo también depende de la talla del individuo. Los mayores incrementos del gasto de energía se observan en varones jóvenes, bien alimentados y musculosos, que tienen masa celular corporal de consideración, y los aumentos más pequeños en ancianas desnutridas, cuya masa celular corporal es relativamente baja. Esto es reflejo de una relación lineal entre la masa celular corporal y el gasto de energía en reposo. Se ha observado una disminución notable de la carga de energía y el contenido de ATP durante el choque hemorrágico grave, la sepsis y después de otros tipos de lesiones. Tales reducciones son proporcionales a la gravedad de la lesión. La reducción de los fosfatos de alta energía podría ser efecto del metabolismo anaerobio derivado de la hipoperfusión y la hipoxia o del efecto de dilución que resulta de las células inflamatorias. La disminución de los fosfatos de alta energía durante el choque suele ocurrir en el hígado y los riñones antes que en el miocardio y
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Respuesta metabólica al ayuno y. . . los músculos estriados. La variación en la respuesta de los diversos tejidos se debe en parte el resultado de diferencias en el flujo sanguíneo y la actividad metabólica en reposo del tejido específico que se examine. Las caídas del contenido de ATP y fosfato de creatina ocurren tarde o temprano en todos los tejidos si no se compensan en grado suficiente la hemorragia o la sepsis. Datos recientes hacen pensar que el metabolismo en tejidos lesionados es aerobio (no anaerobio), lo que llevaría implícito que dichos tejidos tienen la misma capacidad de producción de fosfatos de alta energía que los no lesionados. En este sentido, la reducción de la carga de energía en estos tejidos podría ser un artefacto derivado de la diferencia en los contenidos de fosfatos de alta energía de las células que componen los tejidos lesionados. Las células inflamatorias, que contienen pocos compuestos de alta energía, equivalen al 50% de las células presentes en el tejido lesionado. Como resultado, la presencia de estas células inflamatorias en los tejidos lesionados puede diluir el contenido global de fosfatos de alta energía medidos en el tejido lesionado, aunque éste se encuentre normal o incluso aumentado en las células propias del tejido. De igual forma, es usual que se reduzca el contenido de los fosfatos de alta energía de los tejidos sépticos.
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Metabolismo de los lípidos durante la lesión En condiciones normales, la grasa puede emplearse como fuente de energía o almacenarse. Con la alimentación normal, la reesterificación predomina y la lipólisis se encuentra inhibida, mientras que en el ayuno (con elevación del índice glucagón/insulina) la grasa se metaboliza hasta ácidos grasos libres y éstos se metabolizan como fuente de energía por medio de oxidación. Además, el incremento de la lipólisis también aumenta la concentración de glicerol disponible para la gluconeogénesis. En pacientes sépticos y traumatizados se presenta una aparente reducción de la capacidad lipogenética. Esto puede ser efecto del TNF-alfa que puede bloquear la lipogénesis en adipocitos aislados (por una disminución de la actividad de la lipasa) y se ha referido como mediador de la caquexia en pacientes con neoplasia o enfermedades parasitarias. Por otro lado, la IL-1β puede tener un efecto similar pero menos potente, al igual que la PGE2. El sistema nervioso central es muy importante en la respuesta lipolítica al estrés, y se ha comprobado que el bloqueo adrenérgico origina disminución notoria de la lipólisis. Ciertos datos señalan que la noradrenalina que libera el sistema nervioso central es más importante, en esta respuesta, que la adrenalina de las suprarrenales, dado que se trata al parecer de una respuesta mediada sobre todo por los receptores β1. El glucagón y la adrenalina incrementan la lipólisis, en tanto que el cortisol potencia esta acción. Esto se debe a la activación de una lipasa sensitiva a esta última hormona. De forma experimental se ha demostrado que la administración de adrenalina en pacientes quemados
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no siempre produce elevación de la lipólisis. Este hecho no se debe a una desensibilización de los receptores adrenérgicos, ya que el tratamiento con propranolol en individuos quemados reduce la aparición de glicerol y ácidos grasos libres en sangre. Por otro lado, la estimulación adrenérgica crónica que existe en los lesionados y quemados no provoca la desensibilización que se observa en sujetos normales. Esto puede deberse al efecto sinérgico del glucagón, cortisol u otros mediadores. La falta de este periodo de desensibilización puede explicar el prolongado catabolismo observado después del traumatismo mayor. La lipasa del endotelio capilar hidroliza a los triglicéridos (con excepción de las lipoproteínas de baja densidad y quilomicrones) hasta glicerol y ácidos grasos libres. La heparina promueve la liberación de esta enzima al torrente sanguíneo y genera un incremento inmediato de la hidrólisis intravascular de lípidos. Después de los traumatismos, la actividad de la lipasa muscular también esta aumentada, pero la de la lipasa del tejido adiposo se encuentra atenuada. En la sepsis, la lipasa muscular se halla disminuida. Aquí parece encontrarse una diferencia entre traumatismo y sepsis. También es interesante el hecho de que en los pacientes con lesiones y quemaduras graves hay una mayor reesterificación en el tejido adiposo. Este ciclo en apariencia inútil en el tejido adiposo puede ser una de las causas del hipermetabolismo observado en estos sujetos. Si la reducción del volumen circulante efectivo es grave, como sucede con las hemorragias graves o sepsis, es factible que no se incremente el valor sérico de los ácidos grasos libres. Esto podría ser resultado de la vasoconstricción intensa en los tejidos periféricos y, por lo tanto, del flujo sanguíneo mínimo en el tejido adiposo, con lo cual los agentes neuroendocrinos no pueden actuar en éste. La producción neta de ácidos grasos libres depende del equilibrio entre lipólisis y reesterificación de los ácidos grasos, de tal modo que los aumentos de esta última, como los registrados en personas con concentraciones elevadas de lactato, pueden atenuar la liberación neta de ácidos grasos libres. Otros factores que pueden alterar la movilización de lípidos después de lesiones comprenden la disminución del pH, hiperglucemia y anestesia recibida. Por ejemplo, la anestesia con fenobarbital sódico inhibe de manera directa la lipólisis, y la hemorragia en pacientes que reciben dicho fármaco suele precipitar la caída de los valores séricos de ácidos grasos libres y cuerpos cetónicos. En cambio, los experimentos de hemorragia en los que se emplean otros tipos de anestesia o los efectuados en animales despiertos incrementan estos dos valores. La lipólisis neta persiste durante la fase de reparación, pese al aumento de la concentración de insulina. Esto se refleja en valores séricos altos de ácidos grasos libres y aumento de su depuración. En presencia de oxígeno, los ácidos grasos liberados se oxidan en muchos tejidos, incluidos el miocardio y músculos estriados, con producción de energía, y se han detectado índices normales o acelerados de oxidación de dichos ácidos grasos durante la sepsis, endotoxemia, heridas y lesiones térmicas. Si el índice de depuración de ácidos grasos es mayor o igual que su liberación, quizá permanezca sin cambio
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o disminuya su concentración plasmática. La sepsis y la endotoxemia se acompañan de aumento de la liberación y oxidación de ácidos grasos libres, pero no siempre de valores plasmáticos más altos. Una situación análoga es válida respecto de la hipertrigliceridemia característica de la sepsis y la endotoxemia. Podría ser consecuencia de la mayor liberación de triglicéridos, que rebasa la capacidad de los tejidos para su depuración, o de un índice normal de liberación acompañado de menor capacidad de los tejidos para su desdoblamiento. Por otro lado, en el periodo de estrés posterior a la operación y al trauma, y durante las infecciones, las concentraciones plasmáticas de cetonas permanecen bajas. Esto da origen a un aumento de la capacidad de la sangre para transportar los ácidos grasos libres derivados de la lipólisis. La causa de la disminución de la producción de cetona y su utilización se ha atribuido a una elevación de los niveles plasmáticos de insulina y alanina y al incremento de la captación y β-oxidación de los ácidos grasos libres. Que la utilización de ácidos grasos inhiba o no la glucólisis en lesionados es tema de controversia. Se han aportado datos recientes de que el efecto de Randle podría ser un mecanismo importante en la reducción de la glucólisis durante la fase de reparación de las lesiones no sépticas.
Metabolismo de los carbohidratos durante la lesión La mayor fuente de energía en los humanos normales es la glucosa. Ésta entra a la circulación por fuentes endógenas (glucogenólisis y gluconeogénesis) o externas (vía digestiva o intravenosa). Se metaboliza hasta dióxido de carbono, agua y energía (ATP); se convierte y almacena como glucógeno o se convierte en grasa (lipogénesis). La insulina facilita la captación de glucosa por las células, promueve la síntesis de glucógeno en el hígado y se opone a la gluconeogénesis. Las catecolaminas y el glucagón estimulan la glucogenólisis y la gluconeogénesis hepáticas; además, el cortisol estimula también a esta última. Las lesiones, sepsis y estrés se caracterizan por hiperglucemia, en contraste con el ayuno e inanición, que se acompañan de hipoglucemia. El aumento de la glucemia es proporcional a la gravedad de la lesión. Las alteraciones en el metabolismo de los carbohidratos representan una de las partes más importantes entre las respuestas metabólicas a la lesión. Se han comprobado incrementos rápidos y sostenidos de la glucosa sanguínea luego de las lesiones y la magnitud de dichos incrementos se encuentra en relación con la magnitud de la lesión. Durante el periodo inicial de la lesión o fase hipometabólica, a pesar de la hiperglucemia, la insulina circulante se encuentra por debajo de lo normal. Después de la reanimación, y al comenzar el estado hipermetabólico, las concentraciones de insulina se incrementan a cifras apropiadas o elevadas. La glucosa plasmática es el sustrato más importante que regula la liberación de insulina. La respuesta insulínica
es marcadamente menor en los pacientes ancianos que en los jóvenes. En sujetos normales, la captación de glucosa mediada por insulina disminuye con la edad, mientras que la captación de insulina no mediada por insulina no parece estar afectada por la edad. La producción endógena de glucosa no se modifica con la edad y, en condiciones normales, después de las lesiones dicha producción aumenta 50 a l00%. La supresión de la producción endógena de glucosa por la administración de glucosa exógena es considerablemente menor después de las lesiones y en la sepsis respecto de los sujetos normales. La efectividad de la glucosa exógena y la insulina para inhibir la producción de glucosa y los procesos catabólicos relacionados es de particular importancia en los pacientes ancianos, en quienes la masa muscular y la fuerza están disminuidas en relación con los sujetos jóvenes. Se ha demostrado que la principal alteración en el metabolismo de los carbohidratos de los ancianos es la menor secreción de insulina en relación con las cantidades basales. El sistema nervioso central es esencial para la regulación de la secreción endocrina del páncreas en las enfermedades agudas. Con la estimulación adrenérgica α que se presenta, existente en la fase aguda posterior a la lesión, aparece una disminución de la producción de insulina. Después se presenta una mayor producción de insulina en los pacientes jóvenes y en edad madura, lo cual se ha asociado con un incremento de la actividad adrenérgica β. Se han descrito reducciones relacionadas con la edad en la función de los receptores adrenérgicos β en diversos tejidos, así como una disminución de la respuesta cardiovascular a la estimulación adrenérgica β. Sin embargo, se han encontrado respuestas similares en la producción de insulina con la administración de isoproterenol en sujetos jóvenes y ancianos, a pesar de la respuesta cardiovascular menor en pacientes ancianos, lo cual sugiere que la disminución de la función de los receptores adrenérgicos β no es similar en todos los tejidos. Algunos autores han señalado que los cambios en el metabolismo de los carbohidratos relacionados con la edad avanzada pueden interactuar con aquellos que se presentan luego de las lesiones, lo cual complica el estado metabólico y nutrimental de los pacientes ancianos y puede limitar su capacidad para tener una respuesta favorable. Sin embargo, se ha comprobado que el incremento de la producción de glucosa después de las lesiones no se relaciona con la edad del individuo. La presencia de hiperglucemia hace que el cerebro disponga de una fuente de energía accesible y puede ser de importancia en la supervivencia durante la fase inicial. También parece posible que el efecto homeostático principal de la hiperglucemia sea la transferencia osmótica de líquido de las células al espacio intersticial, lo cual restituye la volemia. Además, las concentraciones altas de glucosa son necesarias para el aporte satisfactorio de este sustrato a los tejidos lesionados. Los incrementos iniciales de la glucosa sanguínea después de la lesión se deben a la movilización del glucógeno hepático. Con posterioridad, la hiperglucemia persiste a pesar de la terminación de las reservas de glucógeno debido a que se presenta un marcado
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Respuesta metabólica al ayuno y. . . incremento de la producción hepática y renal de glucosa, con una disminución de la depuración de ésta. Esta mayor producción de glucosa es efecto de la gluconeogénesis hepática que utiliza aminoácidos, lactato, piruvato y glicerol como sustratos. El lactato y el piruvato provienen de la glucogenólisis y glucólisis en los tejidos periféricos, en especial el músculo. El glicerol proviene del metabolismo de los triglicéridos. La lisis de las proteínas musculares después de la lesión provee una gran variedad de sustratos para las diversas vías metabólicas, incluida la alanina, que es un precursor importante de la gluconeogénesis hepática. El incremento de la producción hepática de glucosa es notorio. En sujetos normales se producen cerca de 200 g/día, mientras que en pacientes quemados sin infección se pueden producir 320 g/día y en los infectados hasta 400 g/día. Se ha demostrado una resistencia a la insulina en tejidos periféricos, como el músculo esquelético. Algunos investigadores sostienen que las concentraciones de insulina son inadecuadas para mantener la normoglucemia debido a la supresión de la secreción de insulina causada por las altas concentraciones de adrenalina; otros han sugerido que se presenta un aumento del metabolismo de la insulina cuyo resultado es una mayor depuración de esta sustancia. La hiperglucemia guarda relación en parte con la demora de la asimilación de la carga de glucosa, glucosuria y resistencia a la insulina exógena, fenómenos advertidos durante las fases catabólicas y de reparación de los lesionados. Esta hiperglucemia de los traumatizados no se debe interpretar como reducción real de la captación y utilización de glucosa, que en los tejidos periféricos son constantemente mayores que en las fases catabólica y de reparación, en comparación con las circunstancias normales. En su lugar, la resistencia a la insulina se manifiesta con menor depuración de la glucosa. La hiperglucemia y el aumento concurrente del gradiente de las concentraciones plasmática e hística de glucosa superan al parecer la resistencia de los tejidos periféricos a la entrada de glucosa en ellos, lo que posibilita la captación normal o alta de sustrato en dichos tejidos. La gluconeogénesis persiste durante la fase de reparación, pese a las concentraciones casi normales de insulina, lo cual es otra manifestación de la resistencia a la insulina de los lesionados. Por lo tanto, la hiperglucemia en éstos se deriva de una combinación de mayor síntesis y liberación hepáticas de glucosa con resistencia periférica a la entrada de glucosa en las células. La producción del sustrato es mayor que su consumo, de tal modo que persiste la hiperglucemia. Si la gluconeogénesis disminuye, por reducción de sus precursores o funciones enzimáticas, sobrevienen menor producción de glucosa e hipoglucemia, signos presentes en lesiones terminales y sepsis prolongada. Según se ha conjeturado, la resistencia a la insulina en lesionados resulta de una menor liberación de insulina por el páncreas e inhibición de los efectos de esta hormona en los tejidos periféricos, mediada por el sistema nervioso central, catecolaminas y cortisol. En numerosos estudios se ha demostrado la capacidad de estas sustancias para inhibir la liberación de la insulina y sus acciones; se presupone que otros factores no identificados participan en tal respuesta.
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La reducción de la acción de la insulina en el tejido adiposo por una monocina de macrófagos apunta a la posible función de la reacción inflamatoria en la hiperglucemia de los lesionados. Esto no debe sorprender, dado que la hiperglucemia es uno de los signos más tempranos y conocidos de la sepsis. La adrenalina es un mediador importante en la aparición de la hiperglucemia; su administración en el posoperatorio de pacientes normales tiene como resultado una mayor liberación de glucosa en el aparato digestivo, por ejemplo favorece la gluconeogénesis y reduce la captación periférica de glucosa. Efectos similares se han observado con la administración de cortisol. Dichos efectos se han observado inmediatamente después de iniciar la administración de adrenalina, pero se retardan con la administración de cortisol. La adrenalina inhibe la secreción de insulina, una acción que parece mejorar la acción del glucagón. El cortisol no inhibe la liberación de insulina y por ello no ocasiona hiperglucemia grave. El mecanismo por el cual la adrenalina inhibe la liberación de insulina parece ser la inhibición de la exocitosis de la insulina. La inhibición de la liberación de insulina puede revertirse con la utilización de bloqueadores adrenérgicos a-. La actividad adrenérgica β es causante del incremento de la producción hepática de glucosa. La administración de somatostatina, ranitidina o naloxona no altera la cinética de la glucosa en el posoperatorio, mientras que el diclofenaco y el dipiridamol elevan las concentraciones de insulina y disminuyen los índices del metabolismo de la glucosa. Es por esta razón que las prostaglandinas pueden tal vez desempeñar una función importante en el metabolismo de la glucosa. El incremento de la gluconeogénesis y la resistencia a la insulina tiene como resultado una baja utilización de los carbohidratos endógenos y exógenos en pacientes con estrés. La administración exógena de glucosa, que disminuye la gluconeogénesis hepática en individuos normales, sólo atenúa este proceso en forma mínima en los pacientes lesionados o sépticos. La gluconeogénesis presente en los pacientes sometidos a estrés puede modificarse sólo en forma mínima por los nutrimentos exógenos. La hiperglucemia observada en lesionados diabéticos podría ser diferente. Los diabéticos dependientes de insulina tienen respuestas hiperglucémicas más intensas a las hormonas contrarreguladoras respecto de los pacientes no diabéticos; además, las deficiencias adquiridas de la secreción de algunas de estas hormonas son habituales en los diabéticos dependientes de insulina. Los diabéticos dependientes de insulina con déficit de la respuesta contrarreguladora pueden sufrir hipoglucemia con las lesiones, mientras que los diabéticos con respuesta normal tienen una hiperglucemia intensa como resultado de la respuesta más amplia de las hormonas contrarreguladoras. La glucosa es necesaria en los eritrocitos, leucocitos, médula renal y tejido nervioso de las personas lesionadas, además de serlo en las lesiones mismas. En realidad, la captación de glucosa y producción de lactato aumenta en éstas hasta 100% y son proporcionales a la glucemia. El aumento de la captación de glucosa por los tejidos
Endonutrición. Apoyo nutricio
lesionados se relaciona con mayor actividad de la fosfofructocinasa, enzima importante de la que depende la glucólisis. Pese a los aumentos de la captación de glucosa y la actividad de tal enzima, los tejidos lesionados no tienen sensibilidad a la insulina y aumentan la captación de glucosa o la glucogénesis como respuesta a la hormona. La mayor captación de glucosa y producción de lactato en los tejidos sépticos, lesionados y quemados se ha atribuido a la glucólisis anaerobia que resulta de la hipoxia local y la disminución del flujo sanguíneo local. La concentración plasmática de lactato aumenta en muchas lesiones en correlación con la gravedad de éstas. La acumulación del metabolito en pacientes con choque explica en parte su acidosis progresiva que se deriva del metabolismo anaerobio de los tejidos isquémicos. En tales circunstancias, las probabilidades de supervivencia al choque profundo se pueden determinar con base en los valores de lactato. Por ejemplo, se ha señalado una supervivencia de 82% en sujetos con choque y exceso inicial de lactato mmol/L; 60% con 2 mmol/L; y 26% con 2 a 4 mmol/L. Al parecer, los cambios en las mediciones seriadas del lactato sérico total son un mejor índice del pronóstico de supervivencia. El exceso de lactato no se debe confundir con sus valores séricos totales, dado que aquél es la cantidad de lactato sanguíneo que hace que aumente la razón de lactato/piruvato por arriba de lo normal. El choque hemorrágico prolongado se caracteriza por una falla de los mecanismos compensadores y el efecto es una pérdida de la hemostasia y la muerte. Esta falla de la hemostasia se refleja en la transición de un estado de evidente hiperglucemia durante la fase aguda del choque a un estado de hipoglucemia que se presenta en etapas avanzadas del choque. El grado de irreversibilidad de un choque hemorrágico se correlaciona con esta transición. El mecanismo de tal transición es desconocido. Debido a que las vías de la gluconeogénesis incluyen varios pasos en relación con el calcio, es razonable suponer que la alteración de la homeostasis de este ion se asocia con las alteraciones del metabolismo hepático de la glucosa. Es por ello que se ha sugerido que el diltiazem, un bloqueador de los conductos del calcio, puede ser benéfico en el tratamiento del choque hemorrágico. Se ha postulado que la pérdida de la homeostasis normal del calcio a nivel celular se vincula con la transición al choque irreversible. Puesto que la elevación intracelular de iones de calcio está relacionada con los mecanismos por los cuales las hormonas regulan muchos procesos celulares, las elevaciones patológicas de la concentración intracelular de calcio pueden causar daño celular por activación de varios procesos citolíticos y efectos enzimáticos adversos concernientes al metabolismo celular y al transporte de iones.
Metabolismo de las proteínas durante la lesión Las lesiones y la sepsis causan una acelerada lisis de proteínas. Esto se manifiesta por el aumento de las pér-
didas urinarias de nitrógeno, incremento de la liberación periférica de aminoácidos e inhibición de la captación de aminoácidos que se observan durante la sepsis. Los aminoácidos se originan a partir del tejido lesionado y el tejido muscular sano y se desplazan al hígado para su conversión en glucosa (gluconeogénesis) y síntesis proteínica. El balance nitrogenado negativo es el resultado neto de la síntesis y la lisis de proteínas, con un aumento de la lisis y una síntesis que se encuentra aumentada o disminuida. Se ha observado que en pacientes quemados el grado de lisis proteínica es similar durante las fases agudas y de convalecencia, mientras que la síntesis se eleva en esta última fase y produce un balance nitrogenado positivo. Los diferentes grupos musculares responden en forma diferente a la lesión y la sepsis con grados variables de proteólisis. La captación hepática de aminoácidos está aumentada, con el consecuente incremento de la gluconeogénesis. Además, la síntesis de proteínas hepáticas específicas (reactantes de fase aguda) se elevan al mismo tiempo que otras disminuyen. Las proteínas de fase aguda incluyen complemento, fibrinógeno, proteína C reactiva, haptoglobina, glucoproteína α1, antitripsina, antiquimiotripsina α1, ceruloplasmina, ferritina y amilasa A sérica. El grado de la respuesta en la fase aguda es proporcional al nivel de lesión tisular. Las proteínas cuya síntesis se encuentra disminuida son transferrina, albúmina, retinol y prealbúmina. Las sustancias que estimulan la síntesis de los reactantes de la fase aguda incluyen citocinas como IL-1, IL-6, TNF y IFN-γ; mediadores neuroendocrinos, de forma específica glucocorticoides; y quizá productos tóxicos como los liposacáridos bacterianos. Se ha observado que después de la estimulación con IL-1 la cantidad total de proteínas sintetizadas no aumenta, pero se favorece la síntesis de proteínas de la fase aguda El ingreso diario de proteínas de un joven saludable es de unos 80 a 120 g, es decir, 13 a 20 g de nitrógeno. Se excretan 2 a 3 g/día del elemento en las heces y 13 a 20 g/día en la orina. En lesionados, la excreción urinaria se incrementa en grado notable, hasta 30 a 50 g/día; casi toda corresponde al nitrógeno ureico y se deriva de proteólisis neta, dado que la ingestión de compuestos nitrogenados en el periodo postraumático inmediato es mínima, si acaso. Pese a la gran cantidad de proteínas desdobladas, apenas 20% se emplea como fuente de calorías, incluso con aumentos considerables de la excreción de nitrógeno. Los riñones y el hígado usan el resto en síntesis de glucosa, lo que se refleja en el aumento de la formación de urea en los sujetos lesionados. Esto se deriva ante todo de las mayores concentraciones circulantes de cortisol, glucagón y catecolaminas, así como de la menor efectividad de la insulina. La proteólisis neta se deriva del aumento general de la catabolia, disminución de la síntesis o ambos factores. Los datos que se tienen sobre el recambio corporal total de proteínas indican que los cambios netos de la catabolia y síntesis de proteínas en individuos lesionados dependen de la gravedad de la lesión. Al parecer, las operaciones de elección y lesiones leves incrementan la síntesis, con catabolia normal. Los traumatismos graves, quemaduras y sepsis se relacionan con aumentos de la síntesis y catabolia
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Quemadura moderada a grave PÉRDIDA DE NITRÓGENO EN ORINA
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de proteínas, si bien es mayor el incremento de la segunda, lo que produce proteólisis neta. Lo acelerado de ésta y el índice de gluconeogénesis persisten después de lesiones graves y durante la sepsis (figura 7-3). Esto es efecto de la inhibición de las cetoadaptación con lesiones graves y sepsis, dado que la cetogénesis no es notoria ni sirve como fuente de energía importante para el cerebro, a diferencia de lo que ocurre con el ayuno. En consecuencia, persisten las altas necesidades de glucosa y por tanto de gluconeogénesis. Se desconocen los mecanismos que inhiben la cetoadaptación. Los mediadores de la lisis muscular pueden ser muchos. Se ha demostrado que el bloqueo adrenérgico α atenúa las pérdidas de nitrógeno. Es por ello que la actividad adrenérgica puede estar afectada con el catabolismo. El glucagón y el cortisol también tienen actividad catabólica. Sin embargo, el grado de las pérdidas de nitrógeno observado durante la administración de hormonas contrarreguladoras (glucagón, adrenalina y cortisol) es menor que el observado durante las lesiones que originan un gran incremento de tales hormonas. Estudios recientes indican que el TNF puede ser la principal monocina catabólica y que la IL-1 potencia la proteólisis muscular. Ustudios iniciales indican que in vitro la proteólisis puede bloquease por el uso de inhibidores de la ciclooxigenasa, lo que hace suponer que el catabolismo se encuentra mediado por las prostaglandinas, en particular la E2. Otros estudios in vitro con ratas quemadas y sépticas indican que la indometacina es incapaz de bloquear esta proteólisis. Esto implica que las prostaglandinas no son mediadores de la proteólisis. En los pacientes sometidos a gastrectomía la administración de indometacina en el posoperatorio genera una disminución de la fiebre, bloqueo del aumento del cortisol y las catecolaminas y disminución de las pérdidas de proteínas. Se requieren más estudios acerca del uso de las prostaglandinas y sus antagonistas. La lisis muscular requiere enzimas proteolíticas lisosomales. Estudios en pacientes después de procedimientos abdominales demuestran que la
Sepsis grave Infección Cirugía efectiva CIRUGÍA MAYOR
METABOLISMO BASAL
Figura 7-3. Efectos en pérdidas de nitrógeno y tasa metabólica.
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administración de somatostatina, ranitidina o naloxona reduce en grado significativo el índice de catabolismo de proteínas mientras se administra glucosa al 5%. No es clara aún la contribución de algunos mediadores del estrés a la proteólisis. Se ha concedido especial atención al metabolismo de algunos aminoácidos, entre ellos la glutamina. Éste es el aminoácidos más abundante en la sangre. Sus concentraciones en el músculo y la sangre disminuyen en forma notable después de las operaciones y en la sepsis, además de que se consume con rapidez en la replicación celular de fibroblastos, linfocitos y células del endotelio intestinal. La glutamina y la alanina corresponden a las dos terceras partes del nitrógeno circulante en forma de aminoácidos y en el periodo postraumático comprenden más de 50% de los aminoácidos liberados por el músculo. En el estado de estrés, la glutamina liberada por el músculo es captada por el tubo digestivo donde se convierte en alanina, la cual a su vez se transforma en glucosa por el hígado. En el estado de estrés la glutamina puede reemplazar al parecer a la glucosa como fuente de energía. Se han hecho observaciones similares durante la administración de glucocorticoides. Es posible que el uso de la glutamina pueda disminuir el catabolismo de las proteínas en el intestino y prevenir la atrofia desarrollada en los sujetos en ayuno e individuos alimentados por vía parenteral. La administración de la hormona del crecimiento y la insulina pueden producir efectos anabólicos y bloquean la pérdida de proteínas del cuerpo. La administración de aminoácidos específicos, por ejemplo la glutamina, también puede ser de beneficio. El estado hipermetabólico posterior a la lesión va más allá de una alteración en las concentraciones hormonales. Al parecer, las citocinas también constituyen mediadores importantes de esta respuesta. El papel de dichas sustancias no es del todo claro; sin embargo, en coordinación con las hormonas producen todas las manifestaciones de la respuesta metabólica al traumatismo. El aumento de la excreción de nitrógeno después de lesiones también se acompaña de la pérdida urinaria de sodio, fósforo, potasio, magnesio y creatinina, lo que hace pensar en el desdoblamiento de materiales intracelulares. Los estudios de dilución con radioisótopos apuntan a la disminución de la masa celular, no del número de células, como fuente de la proteólisis. Las razones N/Na y N/K hacen suponer que esta pérdida ocurre sobre todo en los músculos. El análisis del contenido de proteínas y la incorporación de aminoácidos marcados con radionúclidos en vísceras y músculos estriados confirman que disminuye la masa de los segundos, mientras que no ocurre en tejidos viscerales (hígado y riñones), al contrario de lo observado en el ayuno, en el que el desdoblamiento de proteínas viscerales es mucho mayor que el de las musculares. El aumento del nitrógeno urinario y el balance nitrogenado negativo comienzan un poco después de las lesiones, alcanzan su máximo hacia la primera semana y suelen continuar durante tres a siete semanas (figura 7-4). El grado y duración del mencionado balance tiene relación con la gravedad de la lesión en pacientes sometidos a
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Excreción de nitrógeno (gramos/día)
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Quemadura grave
20 Traumatismo esquelético
16
Sepsis grave
12
Infección Cirugía electiva
8 4
Rango normal
0
10
20
30
40
Días
Figura 7-4. Excreción de nitrógeno durante el trauma.
Cicatrización de heridas Es verdad que sorprende que muchas heridas se curen a pesar del balance nitrogenado y de energía negativos, así como la reducción de las concentraciones séricas e hísticas de cinc, tiamina, riboflavina y vitaminas C y A. Moore denomina “prioridad biológica de la cicatrización” a esta característica que posibilita la cicatrización, en presencia y ausencia de sustratos abundantes. Se ha afirmado que la cicatrización de heridas parece satisfactoria, pero que no es normal ni óptima. Por ejemplo, a menudo hay demoras claras en el cierre de las incisiones de animales quemados, respecto de los no quemados, además de que el de incisiones cutáneas en roedores con fractura femoral
no es satisfactorio como en la ausencia de tal fractura. El concepto de prioridad biológica de cicatrización no significa que esta última sea normal en lesionados graves. La prioridad biológica de la cicatrización tampoco implica que tal cicatrización no sea mejorable en lesionados graves. Por ejemplo, las heridas abiertas de gran magnitud como las quemaduras se acompañan de inhibición de la anabolia de compuestos nitrogenados y pueden desarrollarse desnutrición proteínica y muerte si no se satisfacen las necesidades de sustratos de las heridas con fuentes exógenas. No está claro si la administración de proteínas solas mejora la cicatrización, pero se ha demostrado que reduce el balance nitrogenado negativo. Algunos investigadores también señalan mejoría de la cicatrización con los complementos proteínicos, mientras otros no han corroborado dichos cambios.
Metabolismo hidroelectrolítico durante la lesión Todo traumatismo provoca cambios rápidos del volumen extracelular funcional, volumen circulante efectivo, osmolalidad extracelular y composición electrolítica, que resulta en la estimulación del sistema neuroendocrino. A su vez, la respuesta de éste induce alteraciones de las funciones renal y circulatoria encaminadas a mejorar el estado hidrosalino. En última instancia, la gravedad del desequilibrio hidroelectrolítico en lesionados depende en parte del volumen extracelular perdido; capacidad de respuestas neuroendocrina, renal y circulatoria; gravedad de la lesión; calidad y cantidad de soluciones administradas, edad del paciente, enfermedades preexistentes, farmacoterapia concomitante y anestesia empleados. A pesar de las numerosas variables potenciales señaladas, la respuesta a la pérdida del volumen circulante efectivo y electrólitos se puede definir de manera sencilla
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operaciones de elección que tienen un periodo breve de balance negativo de grado menor y en lesiones térmicas con periodos prolongados de balance nitrogenado negativo de importancia. El grado de este último y de la proteólisis neta también dependen de la edad, el sexo y el estado físico del sujeto. Los varones jóvenes y saludables pierden más proteínas que las mujeres o ancianas como respuesta a las lesiones, lo que se debe en apariencia a su mayor masa de células corporales. Además, la excreción urinaria de nitrógeno es menor después de una segunda operación, si ésta ocurre poco después de la primera, lo que se derivaría de la disminución de las reservas proteínicas disponibles, como consecuencia de la primera intervención. El balance nitrogenado negativo se reduce o casi se elimina con la administración de complementos nitrogenados hipercalóricos, por ejemplo con la nutrición enteral o parenteral. La pérdida proteínica con las lesiones no depende en su totalidad de éstas y es en gran parte una manifestación del ayuno y aumento de las necesidades de precursores de la gluconeogénesis durante los periodos de estrés.
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Respuesta metabólica al ayuno y. . . como un esfuerzo fisiológico coordinado para prevenir pérdidas ulteriores e innecesarias del volumen circulante y reponer la pérdida; el primero de estos objetivos supone la retención hidrosalina por los riñones, para minimizar la excreción, en tanto que el segundo radica en la restauración de la volemia. Casi todas las lesiones agudas se acompañan de cambios del metabolismo hidroelectrolítico, estado ácidobase y función renal. En parte, estas alteraciones surgen por falta de ingestión de agua y electrólitos, además de que los lesionados no perciben con frecuencia la sed, sea por sedación, anestesia o lesiones craneoencefálicas. La reducción del volumen circulante efectivo es característica de todas las lesiones, por pérdida sanguínea (hemorragia), hipotonía vascular en la sepsis e insuficiencia del bombeo en el taponamiento cardiaco, y las pérdidas extrarrenales excesivas y no repuestas en diarrea, vómito, drenaje de fístulas o secuestro de líquidos. El secuestro de líquidos en el tercer espacio resulta de la alteración de la permeabilidad de los capilares por lesiones, isquemia o inflamación. El líquido presente en dicho espacio tiene la misma composición que el extracelular. Sin embargo el líquido secuestrado en el tercer espacio no se utiliza, por ejemplo, para reponer el volumen circulante efectivo perdido durante las hemorragias. Por tal razón, el uso de diuréticos para movilizar el líquido en pacientes con edema posoperatorio sin insuficiencia cardiaca congestiva es inútil y puede ser nocivo, ya que da origen a reducciones adicionales del líquido extracelular funcional e intercambiable y del volumen circulante efectivo, mas no del líquido del tercer espacio. Los componentes del líquido del tercer espacio están en equilibrio dinámico con los del líquido extracelular funcional. Por ejemplo, el líquido y electrólitos del derrame pleural se reciclan de manera constante, por lo que el plasma y los antibióticos administrados pasan a formar parte de tal derrame. El volumen de líquido secuestrado en el tercer espacio guarda relación directamente proporcional con la gravedad de la lesión, de tal modo que las operaciones de cirugía menor, como la apendicectomía, se acompañan de secuestro mucho menor que las de cirugía mayor, como la disección retroperitoneal extensa. De igual manera, los traumatismos leves, como una fractura simple de extremidad, producen secuestro de líquido mucho menor que el observado en lesiones de importancia como las quemaduras. El volumen circulante efectivo decrece hasta el punto de que surge hipotensión en caso de que no pase líquido al espacio extracelular funcional después de su ingreso por las vías bucal e intravenosa. El choque hipotérmico también se acompaña de disminución del volumen extracelular funcional mayor que el derivado de hemorragias o deshidratación. Se ha comprobado que la recuperación de la sangre derramada sola después de hemorragias hace que se restituya la masa eritrocitaria y volemia normales, pero persiste el déficit extracelular funcional. Esto último puede reponerse con soluciones cristaloides, además de transfusiones. Por tal razón, los pacientes con hemorragia profusa deben recibir sangre o paquetes de globulina y solución cristaloide durante la fase de reanimación.
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Las quemaduras graves causan alteraciones de la permeabilidad de los capilares en los tejidos quemados y, con éstos, exudado de plasma y pérdidas de agua por evaporación. También aumenta el flujo de líquido a través de la pared de los capilares en tejidos no quemados, efecto probable de la hiponatremia, no de cambios de la permeabilidad de los capilares. La formación de edema ocurre ante todo en las primera 24 horas y es máxima durante las primera ocho. Esta es la razón de que los pacientes con lesiones térmicas deban recibir 50% de las pérdidas de líquido calculadas en esas primeras ocho horas. En el segundo días se administran soluciones coloidales para minimizar el edema en los tejidos no quemados. La sepsis produce aumento generalizado de la permeabilidad de los capilares, que incrementa el volumen extracelular total pero con disminución del intercambiable o funcional. Al persistir la sepsis, la desnutrición proteínica causa hiponatremia que, por su parte, intensifica el edema. Por consiguiente, la administración de soluciones coloidales durante la fase inicial de la sepsis, cuando aumenta la permeabilidad de los capilares sin hiponatremia, no es recomendable porque se acentuaría más el edema. Una vez que hay hiponatremia son en teoría inútiles tales soluciones.
Retención de sodio y agua Resorción de agua Las lesiones e hipotensión también se caracterizan por mayor resorción de agua. En parte, esto se relaciona con incremento de la del sodio, que va seguida de resorción pasiva de agua. Además, la hídrica es consecuencia de la estimulación de la secreción de ADH durante la hipotensión y lesiones por mecanismos osmóticos y no osmóticos (barorreceptores). El incremento de los valores séricos de ADH casi siempre dura tres a cinco días en sujetos lesionados. Por lo general produce retención de agua y oliguria, a menos que se tomen medidas específicas para prevenirlas. Se creía que la oliguria posoperatoria era un fenómeno normal durante las lesiones y que no tenía efectos nocivos específicos. Es indudable que su tolerancia es satisfactoria con muchos tipos de traumatismos quirúrgicos leves o moderados, pero puede ser nociva de dos maneras, primero porque predispone a la necrosis tubular aguda en traumatizados graves, que tienden a la hipovolemia y la hipotensión, y segundo porque facilita el surgimiento de intoxicación acuosa (hiponatremia grave) a menos que se administren grandes volúmenes de líquidos durante el preoperatorio, transoperatorio y posoperatorio inmediato. El desequilibrio hidroelectrolítico más frecuente en operados y lesionados es la hiponatremia por soluciones hipotónicas en condiciones que favorecen la retención hidrosalina. La retención de agua por acción de la ADH exige que el mecanismo de contracorriente funcione de manera normal en el asa de Henle. Si se altera por caídas de la osmolalidad medular, se atenúa tal acción y es deficiente la concentración de orina. Por consiguiente, la diuresis normal o aumentada en los individuos hipotensos o lesionados no siempre refleja normovolemia. La preven-
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ción de la caída del gradiente medular en personas lesionadas requiere garantizar el flujo adecuado de líquido tubular y evitar la resorción máxima de sodio en las nefronas proximales. Esto se logra con volúmenes considerables de soluciones de sales, como Ringer con lactato o salina normal, en el posoperatorio. Tal régimen puede ocasionar balances positivos de sodio y solutos, además de edema como ya se señaló. La diuresis no se incrementa con la administración de agua sola durante este periodo de hipersecreción de la ADH. El volumen de orina depende de la carga de solutos, mientras que la excreción de agua libre sólo ocurre cuando hay expansión del líquido extracelular. En otras palabras, el aumento de la carga de solutos y el volumen extracelular permite conservar la diuresis. Esto puede hacer que el paciente esté “edematoso” en el posoperatorio, pero maximiza la protección de la función renal. La eficacia del tratamiento se vigila de tal manera que se conserve la diuresis en 30 mL/h o más. La restauración de la normosecreción de ADH está indicada por la excreción urinaria repentina de agua libre y la resolución del edema, que ocurren casi siempre en los días tercero a quinto del posoperatorio. Ésta es la llamada fase de movilización de líquidos de las lesiones. Se trata de un periodo que suele durar mucho más cuando hay dolor, hipoxia u otros estímulos de la secreción de ADH. La oliguria e hiponatremia que duran varios días en sujetos lesionados no siempre guardan relación con la secreción excesiva de ADH. Este último es un diagnóstico que no se puede elaborar hasta descartar otros posibles estímulos de tal secreción. Resorción de sodio La reducción del volumen circulante efectivo, y por lo tanto de la presión de perfusión renal, produce disminución del volumen de ultrafiltración glomerular formado, si bien la filtración glomerular permanece sin cambio. Esto ocurre gracias a la conservación del flujo sanguíneo renal, proceso que se conoce como autorregulación intrínseca. Se cree que las nefronas detectan el flujo sanguíneo tubular que pasa a través de ellas y alteran la velocidad de filtración glomerular al modificar la presión en los capilares glomerulares, en particular la arteriola eferente. Este aumento de la resistencia de las arteriolas eferentes tiene como resultado un aumento de la fracción de sangre peritubular que penetra en los glomérulos, de tal modo que se conserva así el índice de filtración glomerular. El aumento del volumen de sangre filtrada por los glomérulos en relación con el que circula por ellos origina una elevación de la presión oncótica de la sangre de los capilares peritubulares que irrigan a los túbulos proximales. Esto se deriva de la impenetrabilidad de la membrana basal glomerular a las proteínas. El aumento de la presión oncótica peritubular provoca mayor transferencia de agua, Na +, Cl - y HCO 3- del filtrado tubular proximal a la sangre peritubular. El resultado de estos cambios es la disminución de la cantidad de Na+, Cl- y líquido filtrado en el asa de Henle. De esta manera, la actividad del sistema nervioso central aumentaría de forma directa el transporte de sodio en los túbulos proximales. La conservación del gradiente osmótico medular normal requiere la llegada de cantidades apropiadas de
Na+ y Cl- a las asas de Henle largas; de modo posterior a las lesiones se presenta con frecuencia caída de la hiperosmolalidad medular. Esta caída suele producir déficit de la capacidad renal para concentrar la orina, ya que el gradiente medular es indispensable para el mecanismo de contracorriente renal y la función normal de la ADH. En consecuencia, es necesaria mayor diuresis para eliminar la misma cantidad de soluto. Este aumento paradójico de la depuración de agua libre por anormalidades de solutos en los intersticios internos medulares recibe el nombre de insuficiencia prerrenal paradójica y se ha mencionado en la génesis de la insuficiencia renal no oligúrica. El aumento de la fracción de filtración se acompaña de redistribución del flujo sanguíneo, los glomérulos de las nefronas corticales superficiales a los de la región yuxtamedular, lo que incrementa todavía más la resorción de sodio. La capacidad de las nefronas yuxtamedulares de aumentar de modo ulterior la resorción de sodio guarda relación con las asas de Henle de estas nefronas, mucho más largas por comparación con sus similares del área cortical superficial. La capacidad de las asas de Henle para resorber Na+ depende de la presencia de Cl-, dado que tal resorción ocurre de manea pasiva en estas estructuras después de la resorción activa del cloruro. El aumento de la fracción de filtración secundaria a la caída de la presión de perfusión renal incrementa el transporte de Na+ y Cl- al líquido peritubular. Como resultado, la cantidad de cloro en el asa de Henle es baja después de lesiones y llegan grandes cantidades de sodio a los túbulos distales. A su vez, el aumento de la cantidad de sodio en éstos produce secreción de K+ y alcalosis metabólica cuando se resorbe sodio y se excretan H+ y K+, proceso que se intensifica con la hipersecreción de aldosterona que acompañan a la hipovolemia y las lesiones. A la inversa, si la cantidad de sodio que llega a los túbulos distales es deficiente por disminución notable de la filtración glomerular, no se excreta potasio ni siquiera en presencia de aldosterona, y surgen hiperpotasemia y acidosis metabólica. La retención de sodio es un signo cardinal de las lesiones que resulta en parte de la hipersecreción de corticosteroide y aldosterona. También es claro que cuanto mayor sea la carga de sodio que recibe el paciente en el posoperatorio, tanto mayor es la cantidad que retiene. En otras palabras, ésta depende de la carga de sodio, más que de la magnitud de la lesión. La retención en individuos lesionados no se explica sólo con base en la hipersecreción de aldosterona y cortisol, dado que el balance positivo del elemento persiste después de la restauración de las concentraciones normales de estas hormonas. Se sabe que otros factores contribuyen a tal balance: aumento de la fracción de filtración glomerular y la resorción de sodio en los túbulos proximales, además del mayor flujo sanguíneo en las nefronas yuxtaglomerulares.
Alcalosis El incremento de la cantidad de sodio que llega a los túbulos distales causa en parte la alcalosis metabólica que por lo general acompaña a las lesiones. Otros autores
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Respuesta metabólica al ayuno y. . . señalan que la alcalosis respiratoria es el desequilibro ácido-base más frecuente en pacientes con lesiones leves o moderadas cuyo estado no se deteriora hasta las descompensaciones renal, circulatoria o pulmonar. En estos estudios realizados, 64% de 105 operados tuvo alcalosis al menos en una de las mediciones posoperatorias. Es importante prevenir la alcalosis grave en pacientes quirúrgicos a causa de sus posibles riesgos, entre los cuales se cuenta la hipoxia hística por el efecto de la alcalosis sobre la curva de disociación de la oxihemoglobina, además de la hipopotasemia y cambios del tono vasomotor, como la vasoconstricción cerebral que acompaña a la alcalosis respiratoria.
Acidosis El desequilibrio ácido-base más frecuente en lesionados graves o quienes sufren descompensaciones graves de los pulmones o en la circulación renal es la acidosis metabólica o respiratoria. El choque ocupa el primer lugar entre las causas de la acidosis en los sujetos traumatizados. La acidosis metabólica es resultado (y no la causa) de la hipoperfusión de los tejidos y del metabolismo anaerobio. También puede aparecer en pacientes con acidosis respiratoria si ocurre hipoventilación repentina, con la que no se amortigua el aumento de la lactacidemia que acompaña a la alcalosis respiratoria. La acidosis tiene efectos de importancia en el sistema cardiovascular, como disminución de la contractilidad miocárdica y la respuesta del miocardio y vasculatura periférica a las catecolaminas, así como predisposición a las arritmias cardiacas.
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Cuadros clínicos posoperatorios Los cuadros clínicos más frecuentes que pueden presentarse luego de traumatismos son dos. El primero consiste en hiponatremia por dilución leve o moderada con hiperpotasemia, la cual resulta en especial de secreción de ADH y sobrehidratación por líquidos sin solutos. Los valores de K+ pueden ser hasta cierto punto altos, ya que este elemento sale de las células como consecuencia de la catabolia inducida por el ayuno y los corticosteroides; se administra en sangre con elevado contenido de potasio, se absorbe de la sangre que queda en la cavidad peritoneal o heridas y no se excreta en grado satisfactorio a raíz de la disminución del flujo sanguíneo normal. La hiponatremia e hiperpotasemia empeoran si hay traumatismos graves o infección prolongada, así como en el caso de que el paciente haya sufrido una enfermedad consuntiva o desgastante crónico antes de la operación. Otros factores que agravan la respuesta son el ayuno que, como se señaló, puede producir hiponatremia por natriuresis, insuficiencia renal preexistente y transporte considerable de sodio al medio intracelular con los traumatismos graves y episodios de hipotensión, que deterioran aún más la función renal. Por lo tanto, la administración posoperatoria de sodio suele requerirse en cardiópatas, aunque es factible que éstos tengan mayores volúmenes totales corporales de sodio y agua.
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Los cambios citados se previenen o minimizan con la administración de soluciones de NaCl en el preoperatorio, transoperatorio y posoperatorio, así como la reposición de las pérdidas de líquidos en el tercer espacio con solución salina normal. La administración de potasio se debe evitar, a menos que haya pérdidas inusuales del elemento o descenso de su concentración sérica. El segundo cuadro clínico es la alcalosis relacionada con hipopotasemia, que se identifica de manera habitual en sujetos con obstrucción por úlcera duodenal o aspiración nasogástrica continua, así como en lactantes con estenosis pilórica hipertrófica y vómito en proyectil. La alcalosis por pérdida de hidrogeniones del estómago y la deshidratación por pérdida de agua provocan excreción considerable de K+ en orina, dado que la resorción de Na+ en los túbulos distales ocurre en particular a cambio de H+, no de HCO3. Las grandes cantidades de Cl- que se pierden en el jugo gástrico y la capacidad de los riñones para la resorción de Na + en los túbulos proximales hacen que llegue una gran cantidad de éste a los túbulos distales para su resorción. En virtud de esto último y de la hipersecreción de aldosterona, sobreviene la situación paradójica de que se excreta orina ácida a raíz del intercambio de sodio por hidrogeniones. El cuadro empeora con el ayuno, administración de soluciones intravenosas que no contengan Cl- ni K+, diuréticos de asa u otros que tengan acción de los túbulos proximales, corticosteroides, diarrea, fístulas, alcalosis hiperventilatoria, hipopotasemia o administración de NaHCO3. Estos cambios pueden desaparecer con la administración de cloruro, dado que sin él continúan la llegada de sodio a los túbulos distales y la excreción de potasio y bicarbonato.
Reposición de la volemia La reposición de la volemia se logra con líquidos exógenos o endógenos. Su reposición con los exógenos es la administración por vía intravenosa, en cuyo caso el aumento de la volemia es directo, o por vía oral, circunstancia en el que el incremento es indirecto y está mediado por la absorción intestinal. La restitución endógena de la volemia comprende el movimiento de líquido de los espacios intersticial e intracelular al intravascular. Se puede considerar que este proceso ocurre en dos fases, que se sobreponen: la primera es el movimiento de líquido esencialmente sin proteínas del espacio intersticial al plasma, mientras el segundo comprende la restitución de las proteínas plasmáticas, lo que a su vez media el movimiento del líquido adicional del espacio intersticial al vascular. La caída de la presión de los capilares media el movimiento neto de líquidos y proteínas del espacio intersticial al vascular. Tal disminución se inicia con la hipotensión y se intensifica con la vasoconstricción simpática refleja. Al disminuir la presión hidrostática de los capilares, se modifica el flujo de equilibrio dinámico de líquido que describe la hipótesis de Starling sobre el equilibrio de los capilares. Esto resulta en movimiento neto de líquido hacia el lecho capilar y restauración de 20 a 50% de la volemia perdida. Dado que el líquido
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movilizado no contiene proteínas, también disminuyen las presiones oncótica, coloidal e hidrostática intersticiales, lo que da origen a un nuevo estado de equilibrio dinámico, en el que no puede presentarse movimiento adicional del líquido hacia el espacio vascular. El movimiento ulterior del líquido y, en última instancia, la restitución completa de la volemia, depende del paso de proteínas del espacio intersticial al vascular. Los cambios resultantes, de elevación de la presión oncótica capilar y disminución de la intersticial, median el paso del líquido de las células al lecho capilar por intermedio del espacio intersticial. Las proteínas que participan en este proceso son ante todo las albúminas. Éstas se derivan del espacio intersticial mismo, dado que la restitución de la volemia se completa en casi 24 horas, en tanto que la síntesis de albúmina requiere menos de 48 horas. El movimiento de albúmina y otras proteínas del espacio intersticial al capilar ocurriría por los vasos linfáticos u orificios de la membrana capilar. Para que sea eficaz es necesario que aumente la presión intersticial. Esto sucede por incremento del volumen intersticial, puesto que el espacio del intersticio es fijo. Dicho aumento no puede deberse a la volemia, que está disminuida. El agua sale de las células sólo con el gradiente osmótico. En consecuencia, es necesario que exista este gradiente para que se incremente el volumen del líquido intersticial. Al parecer, un aumento de la osmolalidad intersticial, mediado por hormonas, regula el movimiento de agua del espacio intracelular al intersticial. La osmolalidad sérica se incrementa con prontitud después de hemorragias y se correlaciona con la velocidad y gravedad de éstas, así como la gravedad de la lesión. Es necesario el aumento de los valores del cortisol, pero no suficiente para provocar el incremento de la osmolalidad. Se requieren un factor suprarrenal (tal vez catecolaminas), otro hipofisario (quizá ADH) y glucagón. Los solutos, sobre todo de origen hepático, son glucosa, fosfato, lactato y piruvato. La membrana capilar es hasta cierto punto permeable a estas moléculas, mientras que la plasmática es relativamente impermeable a ellas, de tal modo que se crea un gradiente osmótico entre el espacio intersticial y las células, que provoca el paso del líquido del medio intracelular al extracelular. A su vez, el aumento del volumen extracelular suscita una mayor presión intersticial, lo que permite el paso de proteínas por la membrana de los capilares a los linfáticos. Al parecer, el aumento de la osmolalidad también contribuye a la fase de llenado transcapilar, dado que la mayor presión intersticial requiere movimiento de agua hacia el espacio vascular para que se conserve el equilibrio entre el espacio intersticial y los capilares. El estado nutricional tiene importancia en la hiperosmolalidad observada después de las hemorragias. La hiperglucemia es menor y el aumento de la osmolalidad plasmática es más lento en animales sometidos a ayuno, en comparación con los alimentados. En consecuencia, la capacidad de reposición de la volemia en los segundos es mayor que en los primeros. Se presupone que esta diferencia se debe al agotamiento de las reservas hepáticas de glucógeno durante el ayuno, dado que se elimina con la administración de soluciones hiperosmolares de glucosa en animales sometidos a ayuno.
Se presuponía que cuanto mayor era la glucemia, más favorable erala respuesta. Tal hipótesis contrasta con estudios realizados en víctimas de conflictos bélicos, en los que se ha relaciona la hiperglucemia con una mortalidad más elevada. Es importante tener en mente que los cambios descritos resultan de una mayor producción hepática de solutos y su aporte subsecuente al líquido intersticial que llega a los músculos estriados. Los cambios de las concentraciones plasmáticas de solutos son menores si la perfusión muscular es adecuada, respecto de que si su disminución se debe a vasoconstricción intensa. La hiperglucemia muy intensa se pude derivar de hipoperfusión de los tejidos, más que de la producción exagerada de glucosa. En esta situación, la reanimación se dificultaría de manera notable y cabría esperar aumento de la mortalidad. La segunda fase de la reposición volumétrica es necesaria en toda hemorragia, pero si ésta es abundante (más del 35% de la volemia), aquélla no es mayor que en las hemorragias moderadas del 10%. Este dato se correlaciona con la disminución del potencial transmembranal, edema celular y, tarde o temprano, muerte celular. Después de la disminución del volumen circulante leve se inician respuestas muy diversas. En primer lugar, los presorreceptores de la arteria carótida y el cayado aórtico y los barorreceptores de la pared de la aurícula izquierda emiten señales aferentes por mecanismos nerviosos. Estos estímulos estimulan al final la liberación de aldosterona y vasopresina (hormona antidiurética). Esta última también reacciona a la osmorregulación, por lo que pequeñas alteraciones de la tonicidad del plasma estimulan la liberación de ADH por la neurohipófisis. Otros estímulos aferentes relacionados con el propio traumatismo, como el dolor, también estimulan la secreción de ADH, en tanto que el alcohol la bloquea. La vasopresina actúa de forma directa en los túbulos renales y permite la difusión pasiva de agua por el gradiente osmótico a través de la célula y dentro del vaso peritubular; en la clínica, esta acción se manifiesta por retención de líquido. La administración de agua en estas circunstancias produce hipotonicidad en vez de reducir la liberación de ADH por medio de un circuito de retroalimentación normal. Tal hipotonicidad suele observarse después de una operación planeada, y en parte depende de los estímulos aferentes de la propia técnica y la reducción isotónica de volumen, lo cual estimula la síntesis de vasopresina. La aldosterona se libera por uno de varios mecanismos. En primer lugar, el descenso de la presión diferencial (del pulso) estimula al aparato yuxtaglomerular del riñón y activa el sistema de renina-angiotensina, que constituye el principal controlador del volumen extracelular, por medio de la regulación de la producción de aldosterona. Esta última hormona tiene efecto directo en el túbulo renal para resorber sodio y, en consecuencia, para conservar agua. Además, los estímulos aferentes hacen que se sintetice hormona adrenocorticotrópica, que interviene en forma poco importante en la regulación de la liberación de aldosterona. La mayor secreción de aldosterona después de la pérdida de volumen es fundamental para conservar y restaurar el volumen plasmático. Además de las respuestas hormonales a la pérdida de líquido, hay un desplazamiento notable de líquido a través
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Respuesta metabólica al ayuno y. . . de los lechos capilares y de ahí a la corriente sanguínea. Este fenómeno de llenado reduce la concentración de eritrocitos (a juzgar por el hematócrito) y puede ocasionar que la concentración de proteínas séricas disminuya ligeramente. El llenado transcapilar se activa por una pérdida incluso de 15 a 20% del volumen sanguíneo y, junto con otros mecanismos, requiere unas 24 horas para restaurar el volumen de sangre. Además de la hemorragia, la reducción volumétrica puede ocurrir por otros mecanismos. Es posible la pérdida hídrica de agua por vómito, diarrea, fístula pancreática, pérdida no controlada de una ileostomía u obstrucción intestinal. En esos casos hay pérdida mínima de la masa eritrocítica, pero a menudo disminuye la tonicidad como consecuencia de la movilización del agua celular, que carece relativamente de sodio. Si los cambios osmóticos en el plasma son intensos, las alteraciones de electrólitos plasmáticos son muy diferentes de las que ocurren con una disminución volumétrica isotónica, como en la hemorragia mínima o moderada. Las pérdidas hídricas también pueden ser consecuencia de la pérdida excesiva de agua por piel y pulmones, en cuyo caso no hay pérdida concomitante de sodio. Dicha deshidratación intensa es característica de la exposición al calor, pero también puede suceder en casos de disfunción renal aguda, diarrea causada por la administración de alimentos por sonda, cetoacidosis diabética y deshidratación simple. Estos estados se caracterizan por incremento del sodio sérico (hipernatremia) y, por tanto, de la tonicidad del plasma.
Preservación de la gluconeogénesis
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Se han observado alteraciones en la concentración intracelular de calcio y el metabolismo del calcio durante una gran variedad de lesiones. No se ha precisado con exactitud el mecanismo por el cual actúan los bloqueadores de los canales de calcio, pero se ha demostrado que este tipo de fármacos aumenta la cantidad de este ion en el interior de las células.
Estímulos de la respuesta eferente Son tres las ramas principales del asa eferente de la respuesta neuroendocrina refleja a las lesiones: el SNA, el sistema hormonal y la reacción hística local. Las primeras dos se inician en el cerebro (de modo específico en las regiones autónomas del tallo encefálico) y el eje hipotálamo-hipófisis, respectivamente. La respuesta del tejido lesionado abarca innumerables péptidos pequeños (factores tisulares, monocinas y autacoides), cuya liberación media la respuesta inflamatoria local en el área dañada o el tejido lesionado. Los impulsos eferentes de las regiones autónomas del tallo encefálico modifican la actividad del sistema nervioso central y sistema nervioso periférico, mientras que los provenientes de dichas regiones y del eje hipotálamo-hipófisis cambian la rapidez de la secreción hormonal.
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La respuesta endocrina se puede dividir en hormonas cuya secreción depende ante todo del eje hipotálamohipófisis (cortisol, tiroxina, GH y ADH) y hormonas cuya secreción controla el SNA (insulina, glucagón y catecolaminas).
Respuesta hormonal a la lesión En individuos que han sufrido una lesión se advierten diversas alteraciones hormonales, pero sólo en fecha reciente se han confirmado las relaciones de causa y efecto que existen entre el medio hormonal y las modificaciones metabólicas postraumáticas. Estímulos aferentes inducen la secreción de factores liberadores hipotalámicos (p. ej., factor liberador de corticotropina y el péptido intestinal vasoactivo), que a su vez estimulan la liberación hipofisaria de diferentes hormonas. Se han descubierto mediadores neuroendocrinos en tejidos no hipotalámicos y no hipofisarios, pero aún se discute su acción en esos tejidos. Por ejemplo, se han encontrado vasopresina en el páncreas humano y proopiomelanocortina en la células mononucleares, suprarrenales, testículos, bazo, riñón, ovario y pulmón. Estudios comparativos de la respuesta fisiológica al estrés desencadenada por operaciones laparoscópicas y tradicionales han demostrado que en ambos tipos de cirugías se presentan incrementos significativos de ACTH, GH, insulina y cortisol, con una disminución considerable de la FSH y T3. En la cirugía abierta o común se encuentran elevaciones significativas de las concentraciones de cortisol en orina de 24 horas y las de catecolaminas.
Interacción de las hormonas contrarreguladoras El cortisol, el glucagón y las catecolaminas se conocen como hormonas contrarreguladoras debido a que se oponen a los efectos de la insulina. Estas hormonas actúan en forma sinérgica para incrementar la producción hepática de glucosa, además de que antagonizan las funciones anabólicas de la insulina. La acción de estas hormonas a corto plazo es conservar la glucemia y evitar la hipoglucemia, mientras que en forma crónica aceleran el catabolismo. La interacción de las hormonas contrarreguladoras ha sido de gran interés en la respuesta metabólica al trauma. Se ha estudiado el efecto que produce la administración de hidrocortisona, glucagón y adrenalina de modo que simulen las concentraciones encontradas después de lesiones moderadas. Esta administración induce una mayor producción de glucosa (gluconeogénesis) y menor depuración de ésta. El efecto es mas prolongado cuando se administran estas hormonas en forma combinada, respecto de cuando se administran solas o en grupos de dos. De ahí que se haya propuesto que estas hormonas actúan en forma sinérgica. Una posible explicación de este hecho es que el glucagón aumenta el AMPc intracelular, en especial en el hígado, y potencia así la acción de la adrenalina.
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De manera experimental se ha demostrado que la administración de cortisol, glucagón e insulina ocasiona un significativo balance negativo de nitrógeno y potasio, intolerancia a la glucosa, hiperinsulinemia, resistencia a la insulina, retención de sodio y leucocitosis periférica. Las pérdidas de nitrógeno parecen deberse a la acción del cortisol, ya que la administración de esta hormona por sí sola genera las mismas pérdidas respecto de cuando se administran las tres hormonas en conjunto. Sin embargo, las pérdidas de nitrógeno no fueron de la magnitud de las observadas en lesiones accidentales. Es por ello que al parecer otros mediadores pueden intervenir en la proteólisis y las pérdidas de nitrógeno observadas en estos pacientes. Además, los sujetos normales no presentaron fiebre, elevaciones de las proteínas de fase aguda y disminución de las concentraciones séricas de hierro. Estudios en los que se utilizó el pirógeno esteroideo etiocolanona administrado a sujetos normales dieron como resultado fiebre, leucocitosis y disminución del hierro plasmático, sin elevación de las hormonas contrarreguladoras, hiperglucemia o balance nitrogenado negativo. La administración de las hormonas contrarreguladoras junto con la etiocolanona simulan más las características de las respuestas a la lesión que cuando se administraron en forma separada. Por consiguiente, mediadores endocrinos e inflamatorios parecer estar activados en respuesta a la lesión y la sepsis.
Factor de liberación de corticotropina-ACTH-cortisol Muchos tipos de traumatismos se caracterizan por incremento de la secreción del factor liberador de corticotropina (CRF), corticotropina (ACTH) y cortisol, lo cual guarda correlación con la intensidad de la lesión o con el área corporal quemada. Se piensa que el cortisol es un mediador importante de la reacción metabólica al trauma, lo cual se ha comprobado porque los animales con ausencia de suprarrenales y pacientes con síndrome de Addison tienen una pobre respuesta cuando se encuentran sometidos a estrés. Además, se ha comprobado un incremento del índice de mortalidad después del uso de etomidato para sedar a pacientes con enfermedades críticas. Con posterioridad se descubrió que el etomidato bloquea la esteroiodogénesis en la glándulas suprarrenales. Se piensa que la importancia del cortisol durante la respuesta al estrés radica en que modifica el metabolismo de la glucosa al suministrar al cerebro mayor cantidad de esta sustancia, facilitar la acción de las catecolaminas y prevenir una reacción excesiva del sistema inmunitario a las lesiones. El factor liberador de corticotropina se sintetiza en el núcleo paraventricular del hipotálamo y su paso al sistema porta-hipofisario depende de impulsos aferentes neurógenos que llegan a las células hipotalámicas. La ADH potencia la liberación del factor y su acción en la adenohipófisis; además, la angiotensina II activa la liberación de este factor y la vasopresina. Otros factores que estimulan la liberación del factor liberador de adrenocorticotropina incluyen las catecolaminas, la vasopresina y el péptido intestinal vasoactivo.
La ACTH regula la síntesis y liberación de cortisol en las glándulas suprarrenales, proceso mediado por aumento de la concentración intracelular de AMPc a raíz de la unión de esta hormona a los receptores de superficie de las células glandulares. Las células de la adenohipófisis sintetizan y almacenan la ACTH como fragmento de una molécula de mayor tamaño, la proopiomelanocortina, que también incluye g-lipotropina, β-lipotropina, hormona a-melanocitoestimulante y β-endorfina. La liberación de ACTH de dichas células depende de la acción del factor liberador de corticotropina, lo cual es potenciado por angiotensina II, ADH y quizás oxitocina. Datos recientes hacen pensar que la interleucina 1 puede estimular la producción de ACTH por células de la hipófisis. Se inhiben de esta forma la liberación de esta hormona, el cortisol (retroacción larga), y la propia ACTH (retroacción corta). La concentración plasmática de cortisol continúa alta incluso cuatro semanas después de las quemaduras, menos de una semana después de lesiones de tejidos blandos o unos cuantos días posteriores a la hemorragia. En realidad, en la hipovolemia pura, la concentración plasmática de dicha sustancia se normaliza con rapidez una vez repuesta la volemia. Sin embargo, la infección sobreañadida prolonga el aumento del cortisol plasmático en todas estas lesiones. Se ha comprobado que la magnitud y duración del aumento de las concentraciones de ACTH y cortisol en el transoperatorio y posoperatorio dependen en gran medida del grado de traumatismo quirúrgico. El incremento de la secreción de ACTH durante la operación generalmente es mayor que el requerido para producir una respuesta máxima por las glándulas suprarrenales. Esto se ha comprobado debido a que la administración de ACTH exógeno durante la cirugía no genera elevaciones adicionales del cortisol. El ritmo circadiano de la secreción de cortisol (niveles máximos a las 6:00 a 8:00 horas con una disminución posterior) se modifica pero no se elimina después de las intervenciones quirúrgicas. Este ritmo puede modificarse hasta en seis horas después de las operaciones mayores. Algunos estudios han demostrado que durante y después de las intervenciones el volumen circulante de cortisol aumentó alrededor de 75%, mientras que su índice de depuración se incrementó hasta casi 130%. Por otro lado, se ha demostrado que la administración de 500 mg de cortisol en el momento de la incisión quirúrgica bloquea el incremento plasmático de ACTH. El cortisol tiene muchas funciones en el metabolismo corporal, entre ellas la estimulación de la gluconeogénesis, el incremento de la proteólisis y la síntesis de alanina, la sensibilización del tejido adiposo a la acción de las hormonas lipolíticas (GH y catecolaminas), los efectos antinflamatorios y la resistencia a la insulina. De forma específica en el hígado, el cortisol inhibe la vía colateral de fosfato pentosa, la acción de la insulina y de varias enzimas reguladoras de la glucólisis (como glucocinasa, fosfofructocinasa y cinasa de piruvato); además, facilita la captación de aminoácidos; estimula la actividad de sus transaminasas y la sintetasa de glucógeno; promueve la síntesis y actividad de varias enzimas reguladoras de la gluconeogénesis (carboxilasa de piruvato,
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Respuesta metabólica al ayuno y. . . carboxinasa de fosfenolpiruvato, fructosa-1,6-bisfosfatasa y glucosa-fosfatasa) y potencia las acciones del glucagón y adrenalina. En músculos estriados no ejerce efecto directo en el metabolismo de la glucosa, aunque inhibe la captación de glucosa mediada por insulina. Además, disminuye la captación e incrementa la liberación de aminoácidos. En el tejido adiposo, el cortisol incrementa la lipólisis de manera directa e indirecta por la potenciación de otras hormonas lipolíticas, como adrenalina y corticotropina, con lo que aumentan las concentraciones plasmáticas de ácidos grasos libres. El cortisol también atenúa la captación de glucosa por el tejido adiposo. En resumen, esta hormona es importante para la conservación de los niveles normales de glucosa durante las situaciones de estrés y para incrementar la disponibilidad de sustratos para la gluconeogénesis hepática. Los sujetos en tratamiento de largo plazo con corticosteroides, cuyas suprarrenales se han atrofiado y que no los reciben durante una operación o después de un traumatismo, pueden morir porque no se libera cortisol de las glándulas, inactivas de manera temporal por la atrofia. En caso de surgir insuficiencia suprarrenal aguda, los signos más notables son fiebre e hipotensión. Cuando se intentaba extirpar ambas suprarrenales antes de disponer de la cortisona, los pacientes siempre morían por insuficiencia suprarrenal. De igual manera, si se opera a un sujeto en quien no se prevé dicha insuficiencia suele morir si no se le administran corticosteroides. La muerte por insuficiencia en un individuo lesionado depende por lo general de hipoglucemia, hiponatremia e hiperpotasemia. Los últimos signos resultan de pérdida de las propiedades de conservación de sodio y caliuresis de la aldosterona y, en menor grado, del cortisol. La hiponatremia de la insuficiencia suprarrenal postraumática se intensifica por las mayores concentraciones de ADH (y, por lo tanto, menor eliminación de agua libre) después de la lesión. Se debe destacar que pese al notable efecto del cortisol en el metabolismo de los carbohidratos en el hígado, los animales y los humanos sometidos a extirpación de las suprarrenales no tienen modificaciones de importancia de tal metabolismo si reciben alimentos de forma constante. No obstante, en caso de lesión o ayuno presentan alteraciones extraordinarias del metabolismo hepático de carbohidratos, que culminan en hipoglucemia rápida y letal. La ausencia de cortisol, que no induce ya la síntesis de enzimas hepáticas, no basta para explicar la disminución de la glucemia porque la síntesis enzimática requiere varias horas. De lo anterior se infiere que la hipoglucemia inducida por el estrés en animales y personas sin suprarrenales parece resultar, cuando menos en parte, de la incapacidad de almacenar glucógeno y de la ausencia de la acción permisiva de los corticosteroides de la gluconeogénesis mediada por glucagón y adrenalina. A este respecto, algunos autores han señalado que la función primaria del cortisol en el trauma es permitir o intensificar la acción de otras hormonas. Sin embargo, no todos los efectos benéficos del cortisol después del trauma se pueden atribuir a esta acción permisiva; por ejemplo, los
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estudios de reposición de volemia de hemorragia muestran que las concentraciones de mantenimiento del cortisol no bastan para la reposición completa de la volemia y que se requieren mayores concentraciones de dicha hormona. Los parapléjicos que no reaccionan a las operaciones con incremento de la secreción de cortisol por lo regular las toleran. Son tres las explicaciones de esta aparente paradoja. 1. La secreción de cortisol permanece en cantidades bajas por la falta de impulsos aferentes del área lesionada, aunque permanecen intactas las reacciones a la hemorragia no compensada, infecciones sobreañadidas o estimulación hipotalámica por hipoglucemia. 2. Los parapléjicos pueden reaccionar a la disminución del volumen circulantes eficaz porque los reflejos de barorreceptores están mediados por pares craneales. 3. En traumatismos graves, la conjugación hepática de corticosteroides a formas inactivas puede disminuir, con lo que aumentan de manera súbita las formas no conjugadas activas, incluso si su ritmo de producción es constante. Las personas cuyas células no han sido privadas de corticosteroides en el posoperatorio toleran mejor el traumatismo quirúrgico que quienes sufren déficit de tales hormonas desde tiempo atrás.
TSH-tiroxina Muchas lesiones se acompañan de hipermetabolismo en el posoperatorio o el periodo postraumático inmediatos, por lo que sería razonable proponer que después de tal situación aumenta la actividad de las hormonas tiroideas que, según se sabe, intensifican en forma extraordinaria el metabolismo. No obstante, en muchas lesiones son normales o bajas las concentraciones de las hormonas mencionadas. Por tal motivo, aunque se necesitan para la función normal de órganos en respuesta al trauma, no se requiere una secreción mayor. Las células basófilas de la adenohipófisis sintetizan y liberan en respuesta a la estimulación por la hormona liberadora de tirotropina (TRH) del hipotálamo. La inhibición de la secreción de TRH resulta de la acción inhibitoria de T4 o T3 en hipófisis e hipotálamo. Los estrógenos también incrementan la liberación de tirotropina, mientras que los corticosteroides, somatostatina, GH y ayuno la inhiben. La síntesis y liberación de hormonas tiroideas, tiroxina (T4) y triyodotironina (T3) dependen de la hormona estimulante de la tiroides (TSH). Su liberación se inhibe como resultado de la acción de las dos hormonas tiroideas en el hipotálamo, hipófisis y tiroides. Con la estimulación de la TSH, el tiroides libera sobre todo T4, sustancia que a su vez se trasforma en T3 en los tejidos periféricos. Como resultado, gran parte de T4 circulante proviene de la tiroides y la mayor cantidad de T3 circulante procede de la conversión periférica. Las dos hormonas se unen a proteínas plasmáticas, de tal modo que en la circulación se observan las formas libre y ligada. Después de lesiones, quemaduras u operación mayor, se altera la conversión periférica de T4 en T3 y disminuyen las concentraciones circulantes de esta última. Esto se debe en parte al bloqueo de la con-
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versión de T4 en T3 mediado por el cortisol y a la mayor conversión de T4 en T3 inversa, molécula biológicamente inactiva. El incremento de esta última también es uno de los signos característicos de las lesiones. Las concentraciones plasmáticas totales de T4 se reducen a menudo en los individuos traumatizados, si bien queda en límites normales la T4 libre. En realidad, la concentración sérica subnormal de esta última es al parecer signo clínico de pronóstico reservado que puede llevar a la muerte a sujetos traumatizados, quemados y con cuadros clínicos graves. El aumento de la conversión de T4 en T3 inversa también se ha observado en afecciones sistémicas graves, como la enfermedad cerebrovascular, enfermedades hepáticas, desnutrición, ayuno, infarto agudo al miocardio, en el posoperatorio, en el tratamiento con corticosteroides y en los estados con elevadas concentraciones de catecolaminas, por ejemplo después de las quemaduras. Algunos autores han encontrado que las concentraciones de la enzima convertidora de angiotensina, que son paralelas a las de la hormona tiroidea, disminuyen junto con la T3 después de las operaciones. Desde el punto de vista fisiológico, T3 es mucho más potente que T4. Además, las pruebas disponibles indican que la inhibición de la secreción de tirotropina por la adenohipófisis depende ante todo de T3. A pesar de todo lo anterior, la secreción de TSH no aumenta después de las lesiones o intervenciones quirúrgicas, aunque muchas veces disminuyen las concentraciones plasmáticas de T3 libre y total. Esto parece ser consecuencia de la conversión rápida de T4 en T3 en las células hipofisarias, de modo tal que las dos hormonas son inhibitorias equipotentes de la secreción de TSH. Al parecer, las concentraciones circulantes normales de T4 libre bastan para inhibir la secreción de tirotropina en sujetos lesionados. Sin embargo, en quemados se ha observado una disminución de la concentración sérica de tirotropina, paradójicamente ante concentraciones séricas bajas de las formas libres de T4 y T3. La síntesis de TRH no se limita al hipotálamo y dicho producto no tiene especificidad para liberar TSH. Datos recientes indican que la TRH podría ser importante en la respuesta al choque, como se ha demostrado por la mejoría de la presión arterial y frecuencia cardiaca, y supervivencia en animales a los que se administró durante el choque hemorrágico. Según se cree, tal mejoría se debe a la mediación de la estimulación por TRH de las vías centrales que modulan la función simpatosuprarrenal, aunque se desconocen los mecanismos de estos fenómenos. En las enfermedades agudas se producen alteraciones profundas en la homeostasis de estas hormonas. Por lo regular se produce el síndrome de la enfermedad eutiroidea, el cual se caracteriza por una disminución de las concentraciones séricas de T3, T4 disminuida o normal, T4 libre normal y T3 inversa aumentada, con concentraciones de TSH normales. En los paciente graves por problemas no quirúrgicos también se presenta este síndrome que puede ser consecuencia de la incapacidad de la hipófisis para secretar TSH, del hipotálamo para producir TRH, o una alteración de la conjugación periférica de estas hormonas con sus moléculas portadoras. Se desconoce la causa precisa de tal situación.
Las hormonas tiroideas ejercen innumerables efectos en el metabolismo, crecimiento y diferenciación celulares, como incremento del consumo de oxígeno, producción de calor y actividad del sistema nervioso central. Además, su liberación excesiva posee efectos metabólicos muy intensos, por ejemplo incrementos de la oxidación de glucosa, gluconeogénesis, glucogenólisis, proteólisis, lipólisis y cetogénesis. A pesar de las acciones mencionas, las hormonas tiroideas no son al parecer importantes en la regulación circadiana de sustratos plasmáticos como la glucosa.
Hormona del crecimiento La hormona del crecimiento es un polipéptido secretado por la hipófisis anterior. Esta hormona es importante en la regulación del crecimiento durante la etapa prenatal, neonatal y la infancia. Muchas de sus acciones son indirectas, mediadas por somatomedinas o factores insulinoides (IGF). La somatomedina C o IGF-I y la somatomedina A o IGF-II son dos de estos factores; los precursores de estas sustancias se forman en el hígado. Los mecanismos hipotalámicos que regulan la síntesis y liberación de la hormona del crecimiento (GH) y las de la adenohipófisis son tanto de estimulación como de inhibición. El factor liberador de somatotropina, sustancia producida en el hipotálamo y que regula su síntesis, en tanto que la inhibición de su producción tiene la mediación sobre todo de la somatostatina, también elaborada en el hipotálamo. A pesar de que el hipotálamo tiene efectos estimulador e inhibidor de la producción de GH, su influencia primaria es de tipo estimulador. Otros agentes hormonales que pueden activar la liberación de GH son tiroxina, ADH, ACTH, a-MSH, testosterona, estrógenos y estimulación a-adrenérgica. Por contraste, su inhibición depende sólo de cortisol, la GH y la estimulación adrenérgica β. Además, se ha demostrado que la administración de somatostatina, hormona presente en el hipotálamo y en las células pancreáticas D, inhibe la secreción de GH. La secreción de hormona del crecimiento también puede estimularse por factores no hormonales, como la disminución del volumen circulante eficaz, hipoglucemia por ayuno, concentraciones séricas bajas de ácidos grasos y alta de aminoácidos, ejercicio y estrés; disminuye por hiperglucemia e incremento de las concentraciones séricas de ácidos grasos. La capacidad de la hipovolemia circulante eficaz para estimular la producción de GH hace que aumente la secreción de ésta con casi cualquier lesión. Las concentraciones plasmáticas de GH permanecen elevadas 24 horas después de tales lesiones y al final se normalizan. La GH tiene acciones agudas para estimular la lipólisis y la cetogénesis dos a tres horas después de su liberación, efectos que pueden ser importantes en la adaptación al estrés y el ayuno. Esto se acompaña de una disminución de la sensibilidad a la insulina en el hígado y músculos estriados. Por otro lado, esta hormona favorece la acumulación de nitrógeno por síntesis de proteínas en músculo estriado e hígado. Además, estimula el crecimiento lineal. Por todo lo expuesto, las acciones de la GH en el metabolismo proteínico son anabólicas, en tanto que en el de carbohidratos y lípidos son catabólicas.
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Respuesta metabólica al ayuno y. . . Después de la exposición inicial a esta hormona (dos a tres horas) se pueden producir efectos insulinoides (tal vez debido a la liberación de insulina), pero después de algún tiempo (más de tres horas) de exposición se presentan efectos contrarreguladores y anabólicos. La GH causa intolerancia a la glucosa; el mecanismo incluye resistencia a la insulina al parecer originada por un defecto en los receptores de insulina en los tejidos hepáticos y extrahepáticos. Otras causas de la hiperglucemia pueden ser alteraciones en la retención de glucosa por los órganos abdominales (p. ej., disminución de la captación hepática o incremento de la absorción intestinal). El incremento de la lipólisis originado por la liberación de GH se demuestra por un aumento de las concentraciones de glicerol y la grasa no esterificada. Se observa además incorporación de aminoácidos a proteínas. Estos efectos combinados pueden ser muy dañinos en los pacientes dependientes de insulina, en quienes la secreción de GH puede precipitar y mantener la cetoacidosis y ser un factor precipitador del fenómeno de Dawn. Por otro lado, la secreción de GH juega un papel esencial en la defensa contra la hipoglucemia, en especial durante el ayuno prolongado o en aquellos pacientes que tienen problemas en la secreción de otras hormonas contrarreguladoras. También es verdad que la GH es una hormona anabólica potente que, en términos generales, promueve la retención de nitrógenos, si bien estas acciones tienen mediación directa o indirecta de la hiperinsulinemia y el aumento de la actividad de las IGF. Las somatomedinas actúan como segundos mensajeros. En la actualidad se encuentra en estudio el uso de la GH como agente terapéutico. Después de las lesiones, las concentraciones de GH en la sangre se elevan. Este incremento es directamente proporcional al grado de traumatismo. Algunos autores han encontrado que después del daño musculoesquelético las concentraciones plasmáticas de hormona del crecimiento se elevan justo después de la lesión, pero retornan con rapidez a los valores normales. Además, la actividad de la somatomedina plasmática se encuentra disminuida durante dos a tres días posteriores a la lesión, lo cual indica una disociación entre GH y somatomedinas. La actividad de esta última se encuentra en estrecha relación con la concentración de insulina. Esto se explica por la evidencia de que la actividad de la somatomedina puede ser un reflejo del estado nutricional y que la insulina desempeña una función importante en la regulación de esta hormonas (de ahí el nombre de factor de crecimiento insulinoide).
Hormonas sexuales Las hormonas foliculostimulante (FSH) y luteinizante (LH) se liberan en respuesta a la hormona liberadora de hormona luteinizante. Los estrógenos, progestinas, prolactina, andrógenos y factor de liberación de corticotropina inhiben su liberación. La secreción también se anula después de operaciones y estrés emocional, aunque no durante ellos. En sujetos quemados aumenta al parecer de manera inicial durante el primer día después de la lesión, a lo cual
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le sigue una disminución prolongada durante dos semanas. La supresión de la liberación de gonadotropinas después de lesiones se podría deber en parte al aumento del factor de liberación de corticotropina que propicia la lesión. Se ha comprobado que a pesar del incremento de las concentraciones plasmáticas de cortisol en pacientes con quemaduras, la producción por las glándulas suprarrenales de andrógenos se encuentra disminuida. La reducción de las cifras de testosterona y estradiol se ha observado también después de la intervención, el infarto al miocardio y en individuos en estado crítico. Los cambios de la secreción de gonadotropinas explican en apariencia las disfunciones menstruales y la atenuación de la libido, que son frecuentes con las lesiones, pero todavía no se esclarece la importancia fisiológica de los cambios de tal secreción en sujetos lesionados; sin embargo, la administración de testosterona o estrógenos conjugados poco antes del choque ha mejorado los índices de supervivencia.
Prolactina En adultos se han cuantificado concentraciones elevadas de prolactina después de lesiones térmicas, traumatismos torácicos y operaciones. Por el contrario, dichas concentraciones decrecen en niños y adolescentes con lesiones térmicas. Esta diferencia podría ser reflejo de los cambios de la función reproductiva al paso de los años. Algunos estudios han demostrado que la hiperprolactinemia se relaciona con la gravedad de la lesión. La síntesis y liberación de prolactina por la adenohipófisis se presentan como respuesta a diversos factores estresantes físicos y emocionales. El control de su liberación se halla bajo la influencia estimuladora e inhibitoria del hipotálamo, pero con predominio del segundo mecanismo. La respuesta inhibitoria está mediada por un mecanismo dopaminérgico, que podría ser la dopamina misma. Se piensa que dicha secreción tienen también la mediación, al menos en forma parcial, del péptido intestinal vasoactivo y otros mediadores. La prolactina actúa en las mamas para inducir su desarrollo y la lactancia. Sin embargo, se han identificado receptores de prolactina en riñones e hígado. La presencia de éstos podría explicar la estimulación de la retención hidrosalina renal en diversas especies de mamíferos, pero no en el humano, así como la mayor retención de hidrógeno, movilización de lípidos e intolerancia a los carbohidratos observada en el varón y otros mamíferos. La importancia fisiológica de la prolactina en la especie humana aún es incierta, pese a las funciones ya citadas.
Opiáceos endógenos Los opiáceos endógenos se derivan de tres precursores: preproopiomelanocortina, preproencefalina A y preprodinorfina. La proopiomelanocortina, presente sobre todo en la adenohipófisis, posee las secuencias para la corticotropina y la hormona estimulante de los melanocitos β, además de las secuencias de aminoácidos para los opiáceos lipotropina, endorfina β y endorfina g. Por consiguiente,
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la hipófisis libera de forma simultánea corticotropina y endorfina β como respuesta a diversos factores estresantes. De la proencefalina A se derivan los péptidos metionina y leucina; esta preproencefalina se localiza en la médula suprarrenal, cerebro, tubo digestivo y ganglios simpáticos. La preprodinorfina está presente en cerebro, médula espinal y tubo digestivo, y su segmentación da lugar a la síntesis de neoendorfina β y dinorfina. Por consiguiente, los opiáceos endógenos son compuestos diversos que se sintetizan en numerosos sitios corporales. Además de su actividad analgésica, los opiáceos endógenos tienen efectos cardiovasculares, metabólicos y de modulación neuroendocrina. Sus acciones cardiovasculares abarcan el efecto hipotensivo de las endorfinas β y morfinas y el hipertensivo de las encefalinas. Es más potente la acción de la endorfina β respecto de la morfina. Las propiedades neuroendocrinas de los opiáceos incluyen mayor liberación de catecolaminas de la médula suprarrenal por la endorfina β, potenciación de la acción de la corticotropina en la corteza suprarrenal e inhibición de la liberación hipofisaria de la propia corticotropina. Los efectos metabólicos de los opiáceos se han descrito sobre todo en relación con el metabolismo de los carbohidratos. La hiperglucemia después de la administración de morfina está bien corroborada, además de que se han señalado datos similares con la administración central de endorfina β. Por añadidura, esta última, que no parece tener efecto directo sobre la captación de glucosa por los músculos estriados o su producción hepática, estimula in vitro la liberación pancreática de glucagón e insulina. Por último, la endorfina β parece tener funciones de importancia en la regulación central de la glucosa, como lo indica el aumento considerable de sus concentraciones plasmáticas durante la hipoglucemia provocada por la insulina. Los opiáceos endógenos podrían tener funciones significativas en la respuesta a las lesiones, por sus efectos analgésicos, cardiovasculares, metabólicos y de modulación neuroendocrina. Aún es necesario dilucidar por completo su función precisa en dicha respuesta. El creciente interés sobre los opiáceos endógenos se deriva del descubrimiento de que la naloxona mejora la respuesta hemodinámica y la supervivencia en los choques hemorrágico, séptico y raquídeo.
Hormona antidiurética La ADH se sintetiza en el hipotálamo y después se desplaza a la neurohipófisis, donde se almacena hasta que se transmiten a dicha estructura impulsos nerviosos que estimulen su liberación. El aumento de la osmolalidad plasmática es el estímulo principal para su secreción. Los osmorreceptores cerebrales del hipotálamo son sensibles al sodio y sus aniones, pero no a la glucosa y otros solutos, y detectan los cambios de la osmolalidad plasmática. Existen datos de la existencia de osmorreceptores extracerebrales en las circulaciones hepática o porta. Si bien la glucosa o urea tienen efecto mínimo en los mecanismos osmóticos de la producción de esta hormona, la hiperglucemia sí aumenta tal secreción por un mecanismo no osmótico. Los cambios del volumen circulante efectivo también son estímulos importantes para la liberación de ADH.
Por ejemplo, una disminución del 10% de tal volumen incrementa al doble o triple la concentración plasmática de la hormona. Diversos estímulos y hormonas también pueden modificar su secreción, sea en forma directa por acción en la neurohipófisis (dolor, excitación emocional o angiotensina II) o indirecta por cambios periféricos en la volemia, osmolalidad plasmática y glucemia (ejercicio, catecolaminas, opiáceos, insulina, cortisol e histamina). La mayor parte de estos estímulos ocurre en cierto grado en presencia de lesiones y estrés. Por lo tanto, no sorprende que la secreción de ADH se eleve con las operaciones mayores, traumatismos, hemorragia, sepsis y quemaduras. Algunos autores también sostienen que hay cuatro reflejos aferentes que regulan la secreción de ADH. Tres de estos reflejos, los que se derivan de osmorreceptores, barorreceptores y receptores de estiramiento de la aurícula izquierda, forman parte del circuito de retroacción negativa. Empero, el cuarto reflejo tiene la mediación de los estímulos dolorosos y no depende de retroacción. Es por ello que la secreción de ADH en presencia de dolor puede ocurrir cuando hay hipoosmolalidad o hipervolemia, factores que en condiciones normales inhiben tal secreción, lo cual podría explicar su aumento persistente durante los cinco a siete días posteriores a las operaciones y lesiones térmicas, pese a la normovolemia y la osmolalidad plasmática normales. Es evidente que la secreción de ADH con lesiones o factores estresantes no se puede considerar excesiva hasta eliminar todos los estímulos posibles, en especial el dolor. Datos recientes indican que la secreción excesiva de ADH puede suceder de manera tardía en las lesiones térmicas. Las acciones de la ADH se pueden clasificar de manera amplia en osmorreguladoras, vasoactivas y metabólicas. La osmorregulación tiene lugar por resorción de agua en los túbulos distales y colectores de los riñones, función mediada por el AMPc. Las propiedades vasoactivas de la hormona antidiurética consisten en mediar el aumento de la vasoconstricción periférica, sobre todo en el lecho visceral; esta acción tiene importancia en la regulación de la presión sanguínea en casos hemorrágicos y se ha referido en la fisiología de la hipertensión y el infarto mesentérico. Las acciones metabólicas de la hormona abarcan la estimulación de la glucogenólisis y gluconeogénesis hepáticas. Además, dicha hormona suele alterar el metabolismo de los ácidos grasos y reducir las concentraciones séricas de cuerpos cetónicos y ácidos grasos no esterificados en individuos lesionados.
Aldosterona Las concentraciones plasmáticas de esta hormona varían con el ritmo circadiano, desde valores máximos a mediados de la mañana hasta mínimos durante la noche. Este ritmo se pierde con las lesiones y hay concentraciones elevadas de aldosterona durante las 24 horas del día. Los valores plasmáticos también se incrementan con la anestesia, aunque no en la medida observada en las lesiones de operaciones mayores. Las concentraciones más altas de aldosterona se han advertido en los periodos agónicos de las personas traumatizadas.
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Las células de las glándulas suprarrenales sintetizan y secretan aldosterona como respuesta a tres tipos de estímulos: la angiotensina II, la ACTH y la hiperpotasemia. También hay datos que sugieren un factor hipofisario estimulador de la aldosterona en seres humanos; se trata de una glucoproteína presente en la orina de las personas normales, pero no en la de sujetos sometidos a hipofisectomía. Este factor produce hipertensión e hiperaldosteronismo cuando se administra a roedores. Los dos mecanismos más importantes para la secreción de la aldosterona después de lesiones están mediados al parecer por la corticotropina y la angiotensina. Además de los tres o cuatro mecanismos que estimulan la síntesis y la secreción de la aldosterona, hay datos indicativos de un mecanismo inhibidor mediado por la dopamina. Se ha señalado que la metoclopramida, antagonista de la dopamina, incrementa la secreción de aldosterona, mientras que la bromocriptina, agonista dopaminérgico, reduce la secreción de aldosterona estimulada por corticotropina y angiotensina II, pero sin modificar su secreción basal. Este mecanismo podría ser de importancia en la mediación de cambios de la secreción de aldosterona como respuesta a las alteraciones de la natremia o del volumen circulante efectivo. Las acciones principales de la aldosterona guardan relación con el metabolismo hidroelectrolítico. En la parte inicial de los túbulos contorneados distales, esta hormona aumenta la resorción de sodio y cloro, en tanto que en la parte final de dichos túbulos y la primera porción de los túbulos colectores estimula la resorción de sodio y secreción de potasio. Este último proceso no se observa en la forma de un intercambio obligado de iones de sodio por igual cantidad de iones de potasio e hidrogeniones, como se pensaba. En vez de ello, los datos experimentales hacen suponer que la secreción de iones potasio e hidrogeniones resulta de la mayor electronegatividad del líquido presente en los túbulos conforme la aldosterona estimula la resorción del sodio. A su vez, dicho incremento de la electronegatividad moviliza los iones de potasio e hidrogeniones a través de la membrana de los túbulos hacia el líquido presente en éstos, para restablecer la electroneutralidad.
Catecolaminas La elaboración de catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) puede constituir la principal de las respuestas hormonales al estrés. El sistema nervioso simpático se activa por diversas señales, entre ellas dolor, angustia, anestesia, deshidratación, pérdida sanguínea, operaciones quirúrgicas, infección, hipoglucemia e hipertensión intracraneal. Dichos estímulos llegan al hipotálamo, allí se integran y se distribuyen a diversas vías nerviosas para modificar el control simpático. Entre estos estímulos, los valores plasmáticos de las catecolaminas en individuos lesionados guardan correlación más estrecha con la volemia perdida. También es importante señalar que parte de la respuesta a las lesiones parece tener la mediación de mecanismos psicológicos, ya que las concentraciones plasmáticas de catecolaminas son mayores en pacientes con lesiones leves por accidentes de tránsito, en comparación con quienes padecen lesiones igualmente leves por otras causas.
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La secreción de catecolaminas aumenta de forma inmediata en los sujetos lesionados y alcanza concentraciones máximas en 24 a 48 horas, tiempo a partir del cual desciende a las cifras basales. Este incremento se relaciona al parecer con la gravedad de la lesión. En general, se cree que los cambios en la noradrenalina reflejan modificaciones de la actividad del sistema nervioso central, mientras que los de la adrenalina corresponden a la actividad de la médula suprarrenal. En este sentido, la adrenalina funciona como hormona, mientras que la noradrenalina actúa en esencia como neurotransmisor. Las concentraciones plasmáticas de adrenalina y noradrenalina no siempre se incrementan al mismo tiempo. En un estudio de lesiones en accidentes, las concentraciones plasmáticas de adrenalina estuvieron elevadas sólo por un corto periodo de tiempo (alrededor de 48 horas), mientras que las de la noradrenalina permanecieron incrementadas por periodos hasta de ocho a 10 días. El tipo de anestesia tiene una influencia notoria en el grado de incremento de secreción de las catecolaminas durante la operación. Puede inferirse de lo anterior que tanto el sistema hipotálamo-hipófisis-suprarrenales como la vía del sistema nervioso simpático-suprarrenales intervienen en la respuesta humana al estrés por medio de la liberación de catecolaminas. Son características comunes de estos sistemas que sus respuestas no son específicas y que son diferentes tanto sus umbrales de activación coma la evolución de sus respuestas. Por otro lado, estos sistemas se afectan por la acción de mediadores metabólicos y la administración de ACTH. Algunos autores han postulado que dicha hormona estimula de manera simultánea a ambos sistemas; sin embargo, en términos experimentales se ha visto que la administración de dexametasona durante el estrés produce disminución de las cantidades de ACTH y cortisol, pero no produce cambios significativos en las concentraciones de adrenalina y noradrenalina, lo cual no apoya la teoría antes señalada. Todavía es poco lo que se conoce acerca de los mecanismos precisos que regulan la secreción de las catecolaminas por la médula suprarrenal. En este sentido, cabe resaltar que la activación del sistema nervioso central no ocurre conforme a la ley de todo o nada, ni equivale a la activación de la médula suprarrenal. Por ejemplo, la secreción medular de catecolaminas mediada por el sistema nervioso central puede presentarse sin aumento de la actividad cardiaca o renal de origen simpático. A la inversa, las hemorragias leves y no causantes de hipotensión activan el sistema nervioso central pero no incrementan la secreción medular de las catecolaminas. Esto último sucede sólo cuando surge la hipotensión de algún grado. Las cifras plasmáticas de catecolaminas están determinadas por la relación entre el índice de liberación y el índice de depuración. Estudios efectuados sobre la cinética de la noradrenalina después de colecistectomías demostraron que la noradrenalina plasmática aumenta en grado considerable durante el posoperatorio debido a un incremento de la liberación de la sustancia, al mismo tiempo que el índice de depuración no se modificó respecto de los valores encontrados en el preoperatorio. En forma general, las acciones de la adrenalina y noradrenalina como hormonas se pueden clasificar de manera
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amplia en metabólicas, hemodinámicas o moduladoras. Las acciones metabólicas de la adrenalina abarcan estimulación de glucogenólisis, gluconeogénesis (ambas a), lipólisis y cetogénesis (ambas β1) en el hígado; estimulación de la lipólisis (β1) en el tejido adiposo y de la glucogenólisis (a1) e inhibición de la captación de glucosa estimulada por insulina (β2 y a1) en músculos estriados. Gracias a estas acciones, la adrenalina ejerce una función importante en la hiperglucemia inducida por estrés, al aumentar la producción hepática de glucosa y atenuar su captación en tejidos periféricos. La glucemia y las concentraciones plasmáticas de catecolaminas guardan una correlación estrecha en individuos lesionados. Las modulaciones hormonales que producen las catecolaminas incluyen aumento de la liberación de renina y hormona paratiroidea (mediado por receptores β), inhibición de la secreción de insulina (mediada por receptores a) y estimulación de la secreción de glucagón (mediada por receptores β). Estas modulaciones dependen en gran parte de la densidad de los receptores adrenérgicos de las células secretoras en las que actúan. Por ejemplo, las células a y β de los islotes de Langerhans, que secretan glucagón e insulina, en ese orden, contienen receptores adrenérgicosa-, si bien las células β poseen mayor proporción de receptores adrenérgicos a-que las células a. Esto hace que la estimulación del páncreas por catecolaminas y por el sistema nervioso central produzca una mayor secreción de glucagón y menor de insulina. Los efectos hemodinámicos de las catecolaminas incluyen constricción venosa y arterial (a1); vasodilatación arterial (β2) y aumento de la contractilidad y conductibilidad miocárdicas (β1). El efecto hemodinámico específico de las catecolaminas exógenas depende de la dosis. Por ejemplo, las dosis bajas de adrenalina actúan sobre todo en los receptores β1 y β2, mientras que las altas lo hacen ante todo en los receptores a1. Desde el punto de vista fisiológico, la noradrenalina es la catecolamina más importante en las acciones β2 y a2, mientras que los efectos β1 corresponden a la adrenalina. Los efectores hemodinámicos de la dopamina están mediados por los receptores dopaminérgicos y adrenérgicos. En concentraciones plasmáticas bajas (menores de 10 µg/L), la dopamina actúa de manera principal en los receptores dopaminérgicos, en tanto que en concentraciones altas lo hace en los β y, si son suficientes, en los a. El efecto de vasodilatación renal de la dopamina en bajas concentraciones hace que se emplee con frecuencia en dosis bajas después de lesiones, para mejorar la diuresis. Se ha observado que a pesar de los elevados valores de noradrenalina encontrados en el posoperatorio no se producen elevaciones de la presión arterial, lo cual refleja al parecer una disminución a la acción de esta hormona.
Renina-angiotensina La actividad plasmática de la renina se adecua a un ritmo circadiano, en que alcanza su máximo al mediar la mañana y su mínimo avanzada la tarde y por la noche. En los individuos lesionados se pierde este ritmo y aumenta la actividad de la renina durante las 24 horas del día. La ac-
tividad máxima de la renina se ha advertido en el periodo agónico de los sujetos lesionados. Se puede suprimir en el posoperatorio inmediato mediante cargas hidrosalinas. La renina existe en forma inactiva, conocida como prorrenina, en las células mioepiteliales de las arteriolas renales aferentes. El desdoblamiento proteolítico del cimógeno y la liberación de renina dependen de tres tipos de receptores renales (mácula densa, receptores neurógenos yuxtaglomerulares y células yuxtaglomerulares) y la influencia de diversos iones y hormonas (ACTH, ADH, prostaglandinas, glucagón, K, Mg y Ca). Los receptores de la mácula densa detectan las concentraciones de cloruros en el líquido tubular a su paso por las nefronas distales, de tal modo que la disminución de tal concentración en el líquido tubular aumenta la liberación de renina. Los receptores neurógenos del aparato yuxtaglomerular responden a la estimulación adrenérgica β con aumento de la liberación de renina, mientras que las células yuxtaglomerulares, que funcionan como receptores de estiramiento, reaccionan a la disminución de la presión sanguínea con aumento de la secreción de renina. En la circulación, la renina convierte su sustrato, producido en el hígado, en angiotensina I, que actúa en particular como precursor de la angiotensina II, en un proceso mediado por la carboxipeptidasa, o convertasa de angiotensina, en la circulación pulmonar. Además, la angiotensina I potencia la liberación de catecolaminas por la médula suprarrenal y redistribuye el flujo sanguíneo renal a la corteza, con disminución del correspondiente a la médula renal. Las acciones de la angiotensina II se pueden clasificar de manera genérica de acuerdo con sus efectos en el estado hemodinámico, el equilibrio hidroelectrolítico, la regulación hormonal y el metabolismo; es un vasoconstrictor potente con acciones hemodinámicas adicionales, como aumento de la frecuencia y contractilidad cardiacas y la permeabilidad vascular; además, afecta la homeostasis hidroelectrolítica por estimulación potente de la síntesis y secreción de aldosterona, aumento de la secreción de ADH y participación en la regulación de la sed. Los efectos modulares neuroendocrinos de la angiotensina I, además de los señalados en la secreción de aldosterona y ADH, incluyen potenciar la liberación medular suprarrenal de adrenalina y aumentar el factor de liberación de corticotropina, así como la neurotransmisión del sistema nervioso central. Por último, sus acciones metabólicas comprenden estimulación de la glucogenólisis y gluconeogénesis hepáticas. Las concentraciones plasmáticas de angiotensina II aumentan de inmediato en individuos traumatizados. En el curso de hemorragias lentas, sus valores se incrementan antes de la modificación de la presión sanguínea o concentraciones de catecolaminas. La producción de angiotensina II es mayor durante la hemorragia en animales con desnervación de los barorreceptores, tal vez por activación de los receptores renales; se presuponía que su presencia durante el choque era indispensable para la supervivencia, ya que los animales con nefrectomía soportan la hipovolemia en mucho menor grado que los no sometidos a dicha intervención. Estudios recientes de los
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Respuesta metabólica al ayuno y. . . inhibidores del sistema renina-angiotensina hacen suponer que la inhibición de éste podría mejorar la supervivencia durante las hemorragias profusas. En parte, las ventajas derivadas de tal inhibición podrían guardar relación con el flujo sanguíneo renal y gasto cardiaco por caída de la resistencia vascular.
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Insulina El glucagón y la insulina se elaboran en el páncreas. Estas sustancias pasan por el sistema porta a la sangre, por lo cual el hígado se encuentra expuesto a grandes concentraciones de ellas. La síntesis y secreción de insulina por las células β del páncreas dependen de la concentración de los sustratos circulantes (glucosa, aminoácidos, ácidos grasos libres), actividad del SNA y efectos directos e indirectos de varias hormonas. Los aumentos séricos de glucosa, aminoácidos, ácidos grasos libres y cuerpos cetónicos estimulan la secreción de insulina. En condiciones fisiológicas normales, la glucemia es el estímulo más importante para tal secreción. Sin embargo, con las lesiones y el estrés, el efecto de la glucosa se ve contrarrestado por mecanismos neurológicos y humorales. El efecto del SNA en las células blanco depende en buena medida de la densidad de receptores adrenérgicos. Las células β pancreáticas tienen una densidad de receptores a adrenérgicos que inhibe la secreción de insulina, mayor que la de β receptores que la estimulan. Es por esto que la estimulación de la inervación simpática del páncreas o el aumento de las concentraciones circulantes de adrenalina o noradrenalina inhiben la secreción de insulina. Los moduladores hormonales de esta secreción incluyen somatostatina, glucagón, hormona del crecimiento y β endorfina, que actúan por efecto directo sobre las células β, además de cortisol, estrógenos y progesterona, que lo hacen de manera indirecta al obstaculizar las acciones periféricas de la insulina. En diversos estudios en seres humanos lesionados se ha reconocido que la liberación de insulina corresponde a un ciclo bifásico. El primer periodo, que dura unas cuantas horas, se caracteriza por supresión de la secreción de insulina, mediada por las concentraciones altas de catecolaminas que resultan del estrés. Esto va seguido de un periodo de secreción normal o alta insulina que se conoce como “fase de resistencia insulínica”. Se ha encontrado que las cantidades de insulina descienden durante la operación debido a una disminución de la secreción originada por un aumento de las concentraciones de catecolaminas o un aumento de las pérdidas urinarias. Esta supresión de la secreción puede evitarse con bloqueadores a adrenérgicos. Se presupone que la baja concentración de insulina con aumento de la concentración de hormonas contrarreguladoras estimula la gluconeogénesis. En pacientes sépticos, este mecanismo puede fallar y causar hipoglucemia, lo cual se acompaña de una escasa supervivencia. En el posoperatorio se presenta un aumento de la concentración de insulina, lo cual puede deberse a la estimulación por las concentraciones plasmáticas de glucosa y la estimulación β adrenérgica por adrenalina. Sin embargo, a pesar de encontrarse por arriba
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de las cifras basales, la concentración no es la adecuada para la cantidad de glucosa circulante. La insulina es la hormona anabólica principal en el varón, ya que estimula el almacenamiento de carbohidratos, proteínas y lípidos, sobre todo en el hígado, músculos estriados y tejido adiposo, y de manera secundaria en casi todos los demás tejidos. Entre las excepciones notables a esto último se incluyen los tejidos hematopoyéticos, SNC y tejidos lesionados. Las acciones principales de la insulina en el metabolismo de los carbohidratos consisten en facilitar la entrada de glucosa en las células, promover la glucogenólisis y la glucólisis e inhibir la gluconeogénesis hepática. Su efecto primordial en el metabolismo de las proteínas radica en facilitar la síntesis de éstas, lo que se logra por aumento del transporte de aminoácidos al hígado y otros tejidos periféricos, así como la inhibición de la gluconeogénesis y oxidación de aminoácidos. Por último, sus acciones en el metabolismo de lípidos se centran en la estimulación de la síntesis de éstos e inhibición de su degradación.
Glucagón La síntesis y secreción de glucagón por las células a del páncreas están reguladas por concentraciones de sustratos circulantes (glucosa, aminoácidos y ácidos grasos libres), actividad del SNA y SNC y por acción de hormonas circulantes y locales. En condiciones normales, los estímulos principales son la glucemia, la concentración de aminoácidos en plasma y el ejercicio. Las hormonas participantes en la liberación del glucagón son endorfinas, adrenalina, GH y glucocorticoides, mientras que los factores que suprimen su liberación incluyen la ingestión o infusión de glucosa, la somatostatina y la insulina. La potencia de la glucosa y los aminoácidos para modificar la secreción de glucagón e insulina depende de la vía de administración, de tal manera que los aumentos de tal secreción con la ingestión de una comida rica en proteínas son mayores en comparación con la administración intravenosa de concentraciones similares de aminoácidos. En igual forma, la ingestión de glucosa incrementa la insulina y reduce el glucagón en mayor grado que la administración intravenosa de una carga similar de glucosa. Este fenómeno podría estar mediado por la llegada de una concentración mayor de sustratos al páncreas cuando éstos se ingieren, gracias a la potenciación por las hormonas gastrointestinales, la secreción pancreática inducida por los sustratos mismos, o por los efectos de impulsos aferentes al páncreas, que se activan con la propia ingestión. La activación de los receptores a estimula la secreción del glucagón, mientras que la de β receptores o terminaciones eferentes del SNP la inhibe. Sin embargo, las células a tienen mayor densidad de receptores a adrenérgicos que de β receptores. En consecuencia, el aumento de las concentraciones plasmáticas de adrenalina y noradrenalina o la estimulación del páncreas por el sistema nervioso central incrementan la secreción de glucagón en vez de disminuirla. Se presenta un aumento de la concentración sérica de glucagón inmediatamente después de lesiones térmicas,
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pero en estudios en pacientes con lesiones no térmicas e hipovolemia no se encuentran tales aumentos hasta después de 12 horas de ocurrida la lesión. Se ha demostrado además que la concentración de esta hormona decrece durante las operaciones, vuelve a los valores iniciales después de 12 horas, aumenta por arriba de éstos al cabo de un día y regresa a ellos hacia los tres días. Pese a la aparente diferencia entre las concentraciones de glucagón con lesiones térmicas y no térmicas, por lo general aumentan hasta cierto punto en el periodo postraumático inmediato, con todos los tipos de lesiones. Se considera que el índice glucagón/insulina es el mejor determinante del grado de gluconeogénesis, ya que estas dos hormonas tienen efectos contrarios sobre este proceso. Durante el ayuno y el estrés este índice se incrementa (aumento del glucagón y disminución de la insulina), con lo cual se favorece la gluconeogénesis. Las acciones fisiológicas del glucagón se limitan en particular al hígado y abarcan la estimulación de la glucogénesis y gluconeogénesis. La acción del glucagón se prolonga en presencia de cortisol. No obstante, los efectos del glucagón son de corta vida y disminuyen después de 30 a 60 minutos, incluso si su concentración plasmática continúa elevada. Además de sus efectos en el metabolismo de los carbohidratos, el glucagón estimula la lipólisis en hígado y tejido adiposo, así como durante la cetogénesis hepática. En consecuencia, es muy importante durante el ayuno y en individuos lesionados, por movilización de ácidos grasos y aumento de la cetogénesis. Cuando se administra somatostatina a pacientes quemados se observa una disminución del índice de producción de glucosa, así como de su índice de depuración. Si además de la somatostatina se administra insulina a estos pacientes, el índice de depuración de la glucosa retorna a las cifras basales, de tal modo que se normaliza la cinética de la glucosa. Con esto se comprueba que el glucagón es el principal mediador de la gluconeogénesis. El papel secundario de las catecolaminas en el metabolismo de la glucosa en pacientes quemados se demostró debido a que la administración de propanolol no redujo los índices de producción de glucosa. En apariencia, el glucagón y las catecolaminas trabajan en forma sinérgica debido a que cuando se administra uno de ellos en sujetos normales sólo se experimenta una elevación transitoria de la gluconeogénesis; en cambio, si se suministran juntos se presenta un aumento prolongado de ésta.
Somatostatina La somatostatina es una hormona elaborada en las células pancreáticas D, hipotálamo, sistema límbico, tallo encefálico, médula espinal, glándulas salivales, células parafoliculares de la tiroides, riñones y aparato digestivo. Aunque su nombre se debe a que inhibe la secreción de la hormona del crecimiento, hoy se reconoce que tiene igual efecto en la de TSH, renina, calcitonina, gastrina, secretina, colecistocinina, insulina y glucagón. Esta hormona juega un papel importante en el metabolismo de los carbohidratos en el periodo postraumático,
ya que interviene en la regulación de la actividad hormonal del organismo.
Eicosanoides Las concentraciones plasmáticas de eicosanoides se elevan durante los choques hemorrágico, séptico y endotóxico, así como después de lesiones térmicas y no térmicas. También se ha referido la presencia de estas sustancias en concentraciones elevadas en trastornos como el síndrome de insuficiencia respiratoria progresiva del adulto (SIRPA) e insuficiencia renal. Del ácido araquidónico se derivan los cuatro grupos principales de eicosanoides: prostaglandinas, prostaciclinas, tromboxano y leucotrienos. El cortisol inhibe a la fosfolipasa A y, por lo tanto, la síntesis de todos los eicosanoides. Por otro lado, el ácido acetilsalicílico y la indocina bloquean a la ciclooxigenasa y, en consecuencia, la síntesis de prostaglandinas, pero pueden aumentar la síntesis de leucotrienos. Los eicosanoides tienen especificidad hística. Por ejemplo, el endotelio vascular convierte al ácido araquidónico en particular en prostaciclina (PG2), mientras que las plaquetas lo hacen sobre todo en tromboxano (TxA2). Los eicosanoides tienen vida media muy breve y duración de acción de 30 a 300 segundos una vez liberados. Se metabolizan a fragmentos inactivos, en especial en el sitio de liberación y de manera secundaria en los pulmones. No se almacenan en las células, por lo que la producción de estas sustancias requiere su síntesis. Aunque son numerosos los estímulos para la síntesis y elaboración de prostaglandinas, muchos todavía no se identifican; los más conocidos son hipoxia, isquemia, lesiones, pirógenos, endotoxinas, colágeno, trombinas, estimulación nerviosa y hormonal (serotonina, acetilcolina, histamina, noradrenalina, ADH, angiotensina II y bradicinina). Estos estímulos son relativamente inespecíficos, ya que dan lugar a la liberación de varias prostaglandinas cuya estructura depende del tejido estimulado, no del estímulo mismo. Los eicosanoides tienen efectos amplios en la circulación general y pulmonar, en la neurotransmisión, y efectos locales de las hormonas. Por cada acción de un eicosanoide existe otro que produce una acción antagonista. Por ejemplo, el tromboxano A2 es un vasoconstrictor potente que liberan las plaquetas y estimula la agregación de éstas, en tanto que la prostaciclina es un vasodilatador potente que libera el endotelio vascular e inhibe tal agregación. En virtud de sus acciones antagonistas, el aumento de la liberación de TxA2 o la disminución de la producción de PgI2 activan la agregación plaquetaria y la vasoconstricción. La PGE2 y la PGF2a acentúan la resistencia vascular y la permeabilidad de los capilares pulmonares, pero atenúan la resistencia vascular general. Estos compuestos también se han referido en la aparición de la sepsis general, dado que la característica hemodinámica principal de ésta es el aumento de la resistencia vascular pulmonar y disminución simultánea de la general. Las prostaglandinas son compuestos importantes en la reacción inflamatoria, lo cual se ha comprobado de manera repetida por la resolución de trastornos inflamatorios
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Respuesta metabólica al ayuno y. . . con la administración de agentes antiprostaglandinas. La respuesta inflamatoria se caracteriza por aumentos de la permeabilidad vascular, migración leucocitaria y vasodilatación, que producen las manifestaciones típicas de dolor, rubor, inflamación y calor. Los compuestos de la familia PgE pueden inducir todos estos cambios locales, así como los generales, incluidas fiebre y cefalea. Aunque las prostaglandinas de las familias D y G participan en esta respuesta, es probable que las sustancias de la familia F no lo hagan porque son venoconstrictoras y mucho más débiles que las prostaglandinas E. Se piensa que el grupo de PgF tiene funciones en la inhibición de la reacción inflamatoria. Los leucotrienos, que también son mediadores importantes de la respuesta inflamatoria, se producen en diversos tipos celulares (parénquima pulmonar, macrófagos, células cebadas, leucocitos, músculo liso y tejidos conjuntivos) y podrían tener importancia en la aparición de lesiones celulares e hísticas durante el choque e isquemia. Este grupo abarca la sustancia de liberación lenta de la anafilaxia. Los leucotrienos incrementan las fugas de los capilares con una potencia que equivale a 1 000 veces la de la histamina, además de producir adhesión de leucocitos, broncoconstricción y vasoconstricción. Sus concentraciones en plasma sólo se elevan en forma moderada durante el choque; empero, sus intensas actividades biológicas hacen pensar que ejercen funciones relevantes en la fisiopatología del choque.
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Calicreínas-cininas En los seres humanos existen dos cininas: la bradicinina y la calidina, presentes ante todo en la circulación y en los tejidos, respectivamente. El aumento de las concentraciones plasmáticas de calicreína y bradicinina, así como la disminución de los valores correspondientes de precalicreína, se han advertido durante los choques hemorrágicos, endotóxico y séptico, así como en lesiones hísticas. Además, es posible que estos cambios se correlacionen con los índices de supervivencia y gravedad de las lesiones. Las cininas son vasodilatadores potentes que aumentan la permeabilidad capilar, provocan edema y dolor, y acentúan la resistencia bronquial y la depuración de glucosa. Por consiguiente, parecen ser mediadores importantes de la reacción inflamatoria. Se han referido en la regulación hidroelectrolítica por los riñones, al causar vasodilatación renal, caída del flujo sanguíneo en los riñones y aumento de la formación de renina, así como mayor retención hidrosalina cuando se administran a dosis farmacológicas.
Serotonina La serotonina (5-hidroxitriptamina), que liberan las células cromafines intestinales y plaquetas, es un neurotransmisor formado a partir del triptófano y actúa en particular en el músculo liso y terminaciones nerviosas. Tiene efectos vasoconstrictores y broncoconstrictores potentes, aumenta la agregación plaquetaria y ejerce efectos inotrópicos y cronotrópicos en el miocardio. Su acción en el músculo liso es considerablemente mayor en las venas que en los
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esfínteres precapilares. Como resultado de esto, es sobre todo venoconstrictora, más que constrictora arterial. Se produce con las lesiones hísticas y es mediadora importante de la respuesta inflamatoria.
Histamina Se ha relacionado esta sustancia con la fisiopatología de lesiones y choque, tras demostrar un aumento de sus concentraciones con los choques séptico y hemorrágico, endotoxemia y lesiones térmicas y no térmicas. Los valores más altos de histamina surgen al parecer con la sepsis y endotoxemia. La histamina se sintetiza a partir de histidina y se almacena en especial en las células cebadas de los tejidos y los basófilos sanguíneos, además de la mucosa gástrica, neuronas, plaquetas y epidermis. Su liberación de estos tejidos se relaciona con caídas de la concentración intracelular de AMPc y aumento del calcio intracelular. La acción de la histamina está mediada por receptores celulares de superficie que se dividen en los tipos H1 y H2. Los receptores H1 median el aumento de la captación celular de L-histidina, además de ejercer acciones como broncoconstricción, mayor contractilidad del miocardio y contracción intestinal; en cambio, los H2 inhiben la producción de histamina y median cambios de la secreción gástrica, frecuencia cardiaca y función inmunitaria. Al parecer, ambos tipos de receptores tienen acciones mediadoras en la dilatación de vasos de pequeño calibre y el incremento de la permeabilidad muscular. La histamina exógena posee diversos efectos característicos del choque séptico, como hipotensión, acumulación periférica de sangre, mayor permeabilidad de capilares, disminución del retorno venoso e insuficiencia miocárdica.
Somatomedina y factores de crecimiento insulinoides Las somatomedinas son una familia de polipéptidos que estimulan la síntesis cartilaginosa de proteoglucano y la de DNA, promueven la replicación en diversos tipos de células, además de tener actividad insulinoide que incluye aumento de la captación de glucosa y la síntesis de proteínas en músculos estriados; mayor captación de glucosa, oxidación de ésta y lipogénesis en el tejido adiposo, y mayor síntesis proteínica y glucogénesis hepáticas. El plasma humano también contiene actividad insulinoide considerable que no reside en la insulina misma, sino en la llamada actividad insulinoide no suprimible (NSILA, por sus siglas en inglés). Ésta se divide en dos polipéptidos química y biológicamente relacionados, NSILA I y NSILA II, que tienen efectos notables en el crecimiento celular, además de su acción insulinoide. Hoy se conocen como factores de crecimiento insulinoide I y II (IGF-I e IGF-II) y, al parecer, la somatomedina C, somatomedina A e IGF-I son la misma molécula. La concentración plasmática de IGF-I disminuye con las lesiones. Esto podría resultar del ayuno que suele acompañar a los traumatismos, dado que tal concentración también se reduce durante el ayuno voluntario. Sin
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embargo, los valores de IGF se elevan en las etapas tardías de la endotoxicosis. Esto podría explicar el incremento paradójico de la utilización de glucosa en tejidos periféricos y la depresión de la gluconeogénesis hepática, que se han advertido en fases tardías de la endotoxicosis de manera relacionada con la insulinemia. Algunos estudios han demostrado que el factor de crecimiento insulinoide I (IGF-I) está regulado por el estado nutricional del sujeto. La disponibilidad de energía y proteínas es necesaria para el mantenimiento de las cantidades de IGF-I. Las cuantificaciones de IGF-I constituyen un indicativo sensible para la vigilancia de la respuesta al apoyo nutrimental durante las enfermedades agudas. La IGF-I también puede servir como indicador del estado nutricional. Se ha sugerido que los nutrimentos influyen en la síntesis y acción de la IGF-I y en su unión a sus proteínas receptoras a diferentes niveles. La desnutrición proteínica no sólo reduce la producción de IGF-I, sino que también incrementa su depuración plasmática y su degradación. Por último, hay evidencia de que existe resistencia selectiva de algunos órganos para los efectos de crecimiento promovidos por la IGF-I en ratas con restricción de proteínas.
Citocinas Las citocinas son moléculas secretadas de forma primaria por las células del sistema inmunitario y que actúan como mensajeros entre las células; además, se cree que promueven también actividades encaminadas a la eliminación de la infección y reparación de los tejidos. Es posible que algunas de las citocinas contribuyan a algunos de los cambios fisiopatológicos desarrollados después de quemaduras y lesiones. El estrés causa alteraciones significativas en la liberación de varias citocinas y pueden activar la reacción de la fase aguda y la respuesta hipermetabólica que acompaña a la lesión, la hemorragia y la infección. Las principales citocinas relacionadas con la respuesta al trauma incluyen TNF-a, IL-1, IL-2 y IL-6. Además, también se encuentran elevación de las concentraciones séricas del factor de agregación plaquetaria y la actividad del complemento después del traumatismo agudo y la hemorragia. La interleucina 1 (antes conocida como pirógeno endógeno) es una sustancia liberada sobre todo por monocitos y macrófagos y por células del sistema reticuloendotelial. La activación de estos tipos celulares es casi siempre efecto de la fagocitosis de desechos celulares e hísticos, contacto con complejos inmunitarios o interacción con sustancias químicas, como las endotoxinas. En consecuencia, casi todas las infecciones, reacciones inmunitarias e inflamaciones estimulan la síntesis y liberación de IL-1 por las células fagocitarias. Una vez liberada, circula hasta los diversos tejidos y tiene efectos intensos en el metabolismo del sistema reticuloendotelial, hígado, cerebro y músculos estriados. La fiebre que acompaña a la fase aguda de la respuesta a las lesiones o infecciones, según se cree, depende del reajuste del centro termorregulador hipotalámico con mediación de IL-1.
La IL-1 hace que el endotelio vascular se torne adhesivo para los monocitos, promueve la producción de fibroblastos e interviene en la lisis muscular. La IL-1 también activa al factor estimulante de las colonias de granulocitos (G-CSF), factor estimulante de colonias de macrófagos (GN-CSF) y factor 2 estimulante de las células B (BSF-2, también llamado IL-6) en las células endoteliales, células T cooperadoras, células de la médula ósea y fibroblastos. Estos factores a su vez activan a las células madres en la médula ósea, con la leucocitosis subsecuente. Se ha observado que en los pacientes que fallecieron por sepsis se presenta un descenso de la IL-1, mientras que en los pacientes que sobrevivieron a ella las concentraciones de esta sustancia fueron normales. Esto puede explicarse por el hecho de que las concentraciones elevadas de catecolaminas puede suprimir la producción de IL-1 por los monocitos. En el hígado, la IL-1 estimula a los hepatocitos para la síntesis y liberación de las proteínas reactantes de la fase aguda, por ejemplo macroglobulinas, proteínas del complemento, inmunoglobulinas, fibrinógeno, haptoglobina y proteína C reactiva. Asimismo, la IL-1 favorece la acumulación de hierro y cinc y la liberación de cobre. Es por ello que decrecen las concentraciones plasmáticas de hierro y cinc, al tiempo que aumenta la de cobre. Este último se libera ante todo con ceruloplasmina, proteína de importancia en la extracción de radicales de oxígeno de los tejidos lesionados, así como de la donación de grupos de cobre a las enzimas dependientes de este elemento. Un ejemplo de esto último es la lisiloxidasa, una enzima decisiva en la curación de heridas porque forma puentes entre las moléculas de colágeno. Se cree que la disminución sérica de hierro es importante en la inhibición de la reproducción bacteriana y en la génesis de anemia en pacientes con infecciones crónicas. El aumento citado de la síntesis de proteínas por el hígado requiere energía y aminoácidos en grandes cantidades. El aporte de estos insumos depende en parte del desdoblamiento de proteínas y liberación de aminoácidos de músculos estriados, procesos mediados por la IL-1 que preceden al aumento de la síntesis hepática de proteínas. El hígado emplea los aminoácidos liberados como fuente de energía y en la síntesis de proteínas, dado que oxida una proporción aceptable de ellos. La emaciación muscular y el balance nitrogenado negativo que acompañan a las lesiones podría ser resultado directo de la acción de IL-1. Además, el incremento de la síntesis hepática de proteínas que produce esta sustancia no es global. La de albúmina disminuye durante la fase aguda, además de que hay datos de que se reduce la síntesis hepática de proteínas en forma global. La IL-1 estimula también la movilización de leucocitos e induce proliferación de células T relacionada con la IL-2. De igual modo, participa en una cascada de sucesos reguladores, al estimular o suprimir la producción de otras citocinas como la IL-6. La sepsis y la falla orgánica múltiple son las complicaciones principales de los traumatismos y representan 78 a 80% de las muertes postraumáticas de origen no neurológico. En ambos estados intervienen numerosos mediadores
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Respuesta metabólica al ayuno y. . . inflamatorios, entre los que el factor de necrosis tumoral juega un papel primordial. La caquectina, o factor de necrosis tumoral (TNF), se elabora en los macrófagos en respuesta a la exposición a endotoxinas y Candida albicans. La administración de TNF a animales genera muchas de las manifestaciones del choque séptico: hipotensión, acidosis metabólica, fiebre, hemoconcentración, hiperglucemia, hiperpotasemia, lesiones hemorrágicas del tubo digestivo y necrosis tubular aguda. Además, el TNF induce la secreción de IL-1 y es esta última sustancia la que podría mediar muchos de los cambios descritos. El nombre de factor de necrosis tumoral se debe al hecho de que esta linfocina provoca necrosis hemorrágica tumoral. Además, podría ser la causa principal de la emaciación que acompaña a enfermedades crónicas y cánceres. La administración de endotoxinas a sujetos normales produce mayores grados de TNF, que alcanzan su pico máximo a los 90 a 180 minutos. En relación con este pico máximo, se han encontrado una mayor concentración plasmática de ACTH y adrenalina, y elevaciones de temperatura corporal y frecuencia cardiaca. El tratamiento previo con ibuprofeno no produce alteraciones en el incremento del TNF, pero sí suprime el aumento de la temperatura corporal y la ACTH. También se ha visto que el TNF puede atenuar en forma notable la síntesis y la actividad de enzimas lipogénicas en pacientes sépticos y lesionados. La linfocina llamada TNF- β es un producto derivado de las células T activadas y tiene actividad biológica similar a la del TNF. El factor de necrosis también estimula el crecimiento de los fibroblastos, modula la granulopoyesis y afecta la resorción ósea, la hemostasia y el metabolismo de los lípidos. Además, el TNF puede inducir a la IL-6 y la IL-1. Su función más importante puede ser la mediación primaria de la respuesta del húesped a la infección. Algunas observaciones que sugieren un papel potencial del TNF-a en la respuesta aguda al trauma incluyen las siguientes. Primero, estudios recientes han demostrado el paso de bacterias a través del intestino después del choque hemorrágico. Este paso de bacterias y endotoxinas, los estímulos primarios para la producción de TNF-a, pueden activar a los macrófagos para producir dicha citocina. Segundo, las concentraciones séricas del factor activador de plaquetas, un potente mediador inflamatorio de tipo fosfolípido y un inductor del TNF-a, se eleva durante el choque hemorrágico, por lo que se ha encontrado que el bloqueo de este activador es benéfico en los modelos animales. Tercero, el TNF-a también interviene en la patogénesis de la lesión por isquemia-reperfusión, un factor que contribuye al desarrollo de la lesión tisular posterior a la hipotensión postraumática. Por último, la interleucina-2, sustancia derivada de linfocitos que estimula la producción de TNF-a, también se ha referido como mediador de la lesión postraumática microvascular en los pulmones. En diferentes estudios se ha notificado que el TNF-a no se incrementa durante el choque hemorrágico y que el estímulo más potente para la producción de esta citocina lo constituyen las endotoxinas con un pico máximo a los
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90 a 120 minutos. Sin embargo, debe mencionarse que se ha sugerido que la unión del TNF-a con sus receptores puede interferir con la detección de las concentraciones séricas de TNF-a por ELISA. Además de que se ha informado un incremento de los receptores de TNF-a solubles en plasma, por lo que se puede conjeturar que el aumento de estos receptores puede explicar por qué no se detectan elevaciones de las concentraciones de TNF-a. Por otro lado, el receptor de TNF-a soluble puede estabilizar al TNF-a durante la sepsis por atenuación de la actividad propia de la citocina. Desde que se demostró que órganos como el riñón, bazo y pulmones tienen una gran cantidad de macrófagos fijos se ha postulado que la lesión de estos órganos puede resultar en incremento de la liberación de TNF-a en la circulación. Además, se ha señalado que el TNF-a interviene en la patogénesis de las lesiones por isquemiareperfusión, que pueden presentarse después de la reanimación en los pacientes con hipotensión postraumática, en sujetos con lesiones graves e hipotensión y en aquellos que se someten a una intervención quirúrgica posterior. Otra monocina, el factor estimulante de los hepatocitos (también llamado BSF-2 o IL-6) produce síntesis de fibrinógeno en los hepatocitos. También se libera en las células endoteliales en respuesta a la IL-1, el factor de necrosis tumoral (TNF) y la estimulación por liposacáridos bacterianos. La IL-6 se identificó de forma original como un factor de diferenciación de las células B que inducía la producción de anticuerpos. Sus efectos biológicos incluyen la activación de las células T, inducción de la síntesis hepática de las proteínas de la fase aguda, estimulación de la hematopoyesis e inhibición del crecimiento de células tumorales. La IL-2 es otra citocina que puede jugar un papel importante en la respuesta metabólica al estrés. Esta monocina, también llamada factor de crecimiento de las células T, es una glucoproteína de 133 aminoácidos producida por los linfocitos T activados (de manera predominante por el subgrupo de células T cooperadoras CD4+ también llamado células Th-1). Se cooperadoras que el principal regulador de la síntesis de IL-2 es la IL-1. La IL-2 funciona como segundo mensajero al estimular la síntesis de DNA en los linfocitos y, con posterioridad, su proliferación clonal. De ahí que la IL-2 induzca proliferación de las células T citotóxicas y cooperadoras antigénicamente específicas requeridas para la inmunidad mediada por células. Sin embargo, la producción de IL-2 decrece en individuos lesionados en una relación inversa entre la gravedad de la lesión y el grado de producción de IL-2. Esta disminución parece deberse a una producción excesiva de PGE2 por monocitos inhibidores. A la PGE2 se atribuyen la disminución de la elaboración de linfocinas, la inhibición de la citólisis mediada por linfocitos y la supresión de la mitosis linfocítica. Una restauración parcial de la síntesis de IL-2 se puede lograr al bloquear el ciclo de la ciclooxigenasa con indometacina. En pacientes quemados no sólo hay disminución de la síntesis, sino también alteración en los receptores específicos de la IL-2. La reducción de la síntesis de IL-2 puede persistir hasta por 60 días y se correlaciona con la gravedad de la quemadura.
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Además, las personas quemadas y sépticas tienen menor cantidad de IL-2 que las no sépticas. Estas alteraciones en la IL-2 parecen ser uno de los mecanismos posteriores a la lesión por los cuales se presenta una depresión de la inmunidad mediada por células. La IL-2 se ha usado como tratamiento contra el cáncer. Las complicaciones de esta inmunoterapia (cuando se usa en grandes dosis) incluyen una respuesta similar a la observada después de la sepsis y lesiones: aumento de peso debido a retención de líquido, edema pulmonar no cardiogénico, hiperpirexia, nefrotoxicidad y hepatotoxicidad. Aún no se esclarece si este efecto es farmacológico o fisiológico, es decir, si se debe a estimulación de otros mediadores o al efecto de la IL-2 por sí misma. En los pacientes a los que se administra IL-2 se han detectado mayores concentracionesde GH, ACTH, cortisol e interferón g- en sangre. Los mecanismos que intervienen en la depresión de la síntesis de IL-2 en el periodo postraumático indican una alteración mayor entre la interacción de los monocitos y las células T, lo cual se relaciona con una disminución temprana de las células T CD4+ y un aumento de la actividad supresora de los monocitos activos. Otro mediador importante en la respuesta metabólica al trauma es el interferón g (IFN-g), una glucoproteína liberada por los linfocitos T estimulados. Esta citocina activa a los macrófagos para que liberen IL-1, TNF, GCSF, M-CSF y BSF-2, incrementa los receptores de IL-2 en los monocitos y atenúa la producción de PGE2 y del activador del plasminógeno tipo urocinasa. La IFN reduce la actividad supresora inmunológica al inhibir la liberación de PGE2 y la replicación viral. Se han detectado cantidades elevadas de esta citocina en pacientes con enfermedad pélvica inflamatoria. El factor activador de las plaquetas, un fosfolípido producido por los macrófagos activados, también puede activarse en respuesta a endotoxinas. Se han referido otras sustancias en la respuesta metabólica al estrés. La bradicinina es un compuesto vasoactivo que estimula la producción de prostaglandinas intracelulares y su liberación. Cuando se administra bradicinina a dosis bajas (2 a 4 µg/kg-1/h-1) a pacientes sometidos a operación abdominal se presenta una menor producción de glucosa y conservación de la glucosa arterial. Se ha propuesto que la bradicinina genera un aumento de las prostaglandinas hepáticas y una disminución de la formación de AMPc inducida por el glucagón, tras suprimir así la gluconeogénesis hepática. Estudios realizados en fecha reciente han señalado que la administración de bradicinina puede incrementar además la retención de nitrógeno.
RELACIÓN ENTRE LOS SISTEMAS NEUROENDOCRINO E INMUNOLÓGICO La supervivencia después de una lesión depende de una respuesta fisiológica al estrés agudo. Esta reacción al estrés comprende un componente neuroendocrino (hormonal)
y uno inflamatorio. Tal respuesta incluye una elevación de catecolaminas, cortisol, glucagón, hormona adrenocorticotrópica (ACTH) y hormona del crecimiento (GH). Después del traumatismo, la respuesta inflamatoria tiene la mediación de citocinas, complemento, eicosanoides y otros mediadores como el factor activador de plaquetas. La activación persistente de estos mediadores puede conducir a un estado hipermetabólico o a la falla orgánica múltiple. De forma simultánea se presenta una inmunosupresión funcional posterior a los traumatismos, la cual incrementa la susceptibilidad del paciente a las infecciones. A dosis farmacológicas, los glucocorticoides originan una supresión de la inmunidad celular. Estas sustancias provocan una alteración en la cantidad de leucocitos circulantes, inhiben la IFN-g, IL-1 y IL-2, bloquean la fosfolipasa A, causante de la síntesis de prostaglandinas y leucotrienos, y bloquean la acción de ciertas proteasas participantes de la inflamación. En muchos estudios se ha demostrado que la IL-1 estimula la secreción de ACTH y del factor liberador de corticotropina. Además, la IL-1 y la IL-2 mejoran la transcripción del RNAm en proopiomelanocortina. Existe controversia acerca de que si la IL-1 estimula de manera directa la secreción de la ACTH por las células hipofisarias o la secreción de factor liberador de corticotropina por las células hipotalámicas. Esto depende tal vez del tipo de IL1, α o β. También se ha observado que la IL-1 y la IFN-g estimulan la secreción de factores parecidos a la ACTH (p. ej., endorfinas) de los leucocitos periféricos. Existe evidencia que indica que la IL-1 tiene capacidad para estimular la secreción de insulina y glucagón. De todo lo anterior se infiere que la IL-1 es un mediador importante para activar la respuesta metabólica al estrés. El factor activador de plaquetas y otros productos de monocitos activados incrementan la gluconeogénesis. El sistema endocrino también puede jugar un papel importante en la regulación de la producción de monocinas. IFN-g eleva las concentraciones séricas de cortisol cuando se administra en pacientes con cáncer por 20 minutos (60 mU/m2). Esta hipercortisolemia persiste por al menos 24 horas y puede explicar la alteración en la respuesta inmunitaria observada después de la administración de IFN-g. Todavía no se dilucida si la IFN-g tiene una acción corticotrópica directa o induce una actividad similar a la de la ACTH. Otra sustancia inducida por el estrés que puede modificar la función inmunitaria es la endorfina β. Se han observado relaciones entre las concentraciones de endorfinas β y la disminución de la función inmunitaria después de los traumatismos. In vitro, la endorfina β mejora la actividad de los linfocitos T citolíticos, un efecto que puede revertirse con naloxona. Otra sustancia opioide con efectos inmunológicos es la morfina que ejerce grandes efectos en la función de neutrófilos; puede disminuir la quimiotaxis y aumentar la actividad bactericida contra Staphilococcus aureus. Los receptores adrenérgicos β regulan la función de los linfocitos citolíticos humanos y estudios in vitro con hormonas de situaciones de estrés (cortisol, adrenalina, noradrenalina y glucagón) han demostrado la capacidad de
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Respuesta metabólica al ayuno y. . . estas sustancias para modular la actividad de linfocitos y neutrófilos. En fecha reciente, la GH ha mostrado preparar a los monocitos fagocíticos (macrófagos) para incrementar la producción de radicales libres de oxígeno, restaurar la respuesta proliferativa de las células T y la síntesis de IL-2, aumentar la actividad de las células T citolíticas e incrementar la síntesis de anticuerpos. Como se puede ver, existen muchas interacciones entre los sistema endocrino y metabólicos.
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Cambios inmunológicos posteriores a la lesión Luego de una operación se ha encontrado que los pacientes presentan anormalidades importantes en la inmunidad celular y humoral. Esto se manifiesta sobre todo por una anergia en la respuesta a pruebas intradérmicas y se ha relacionado con un incremento del riesgo de sepsis y mortalidad en pacientes quirúrgicos. Sin embargo, en pruebas in vitro de las funciones de linfocitos y macrófagos se ha encontrado que éstas son normales en estos sujetos, por lo que se infiere que es el ambiente fisiológico el causante del estado anérgico. Las células T supresoras se encuentran elevadas. Una causa mayor de esta supresión inmunitaria parece ser la falla en la producción de IL-2. La inmunidad humoral también parece encontrarse disminuida en los pacientes quirúrgicos. Se ha observado una disminución en la producción de anticuerpos específicos (p. ej., a la toxina tetánica) pero no hay fallas en la síntesis total de IgG. Los pacientes con depresión de la inmunidad celular tienen mayor depresión en la inmunidad humoral y una elevada producción de PGE2. La elevación en la PGE2 suprime la IL-1, IL-2 e IFN-g, una situación que puede presentarse en al menos los siete a 10 días posteriores a la lesión. La indometacina, un inhibidor de la producción de PGE2, restituye la respuesta de los monocitos sanguíneos a la estimulación antigénica. De esto se deduce que las linfocinas intervienen en múltiples aspectos de la respuesta al estrés (metabólicos, inmunológicos y hematopoyéticos). Entre las alteraciones en el sistema inmunitario también se han encontrado menor capacidad de proliferación linfocitaria in vitro, disminución de la producción de IL2, alteraciones en el receptor de IL-2 y atenuación de la producción linfocitaria de interferón γ. Estos fenómenos pueden ser un reflejo de un incremento de la actividad de los linfocitos T supresores, lo cual puede también explicar una reducción de la producción de anticuerpos por las células B, si bien el aumento de la actividad supresora de las células T puede ser un fenómeno secundario mediado por un incremento de la prostaglandina E2 liberada por los macrófago. La inhibición de la biosíntesis de IL-2 ocurre inmediatamente después de la lesión y representa un defecto de larga evolución. Alrededor del décimo día posterior a la lesión y a las quemaduras se presenta la mayor supresión en la producción de IL-2 y, por lo tanto, hay una mayor susceptibilidad a las infecciones. Se han descrito depresión en la función de los linfocitos y cambios en la subpoblación de linfocitos (índice linfocitos T cooperadores/linfocitos T citotóxicos) en ani-
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males y seres humanos después de traumatismo o choque hemorrágico. La exposición de las células T a diversos antígenos y citocinas precipita su conversión en los fenotipos Th-1 o Th-2. Las células Th-1 producen IL-2 e interferón γ (IFN-τ) e inician la actividad celular. Las células Th-2 secretan IL-4 e IL-10 y estimulan la producción de ciertos anticuerpos. La conversión al fenotipo Th-1 es facilitada por la presencia de IL-2, mientras que la conversión al fenotipo Th-2 es promovida por la IL-4. Algunos autores han sugerido que las lesiones graves no dan lugar a la supresión generalizada de las células T, sino que pueden estimular la conversión de las células T al fenotipo Th-2, al mismo tiempo que se oponen a la transformación al fenotipo Th-1. Sin embargo, estos cambios en las subpoblaciones de linfocitos no se han caracterizado bien en los distintos compartimientos sanguíneos del organismo (p. ej., sangre periférica, ganglios linfáticos, bazo, y otros.). Se sabe que existen diferencias regionales en el flujo sanguíneo durante el choque hemorrágico, diferencias que persisten a pesar de los intentos de reanimación, con la hipoperfusión más grave a nivel del intestino. Se ha postulado que esta hipoperfusión regional es la causa del paso de las bacterias a través de la luz intestinal, lo que a su vez puede ser el origen de la sepsis y la falla orgánica múltiple después del traumatismo. Sin embargo, estudios realizados han encontrado que en el compartimiento mesentérico no se presenta disfunción en los linfocitos después del choque, lo cual no parecer apoyar la hipótesis mencionada. El cortisol inhibe la reacción inmunitaria e inflamatoria, lo que se traduce en decremento de las funciones de linfocitos, monocitos y leucocitos polimorfonucleares. En particular, su administración incrementa las concentraciones circulantes de linfocitos y neutrófilos y disminuye las de monocitos y eosinófilos, además de que también disminuyen en grado extraordinario el número de polimorfonucleares, monocitos, macrófagos y linfocitos que se acumulan en sitios de inflamación. Esto es resultado, al menos en parte, de alteraciones de la movilización y diapédesis de leucocitos. Por otro lado, el cortisol reduce la captación de glucosa y liberación de aminoácidos por los linfocitos, inhibe la fosfolipasa A (necesaria para la síntesis de prostaglandinas y leucotrienos) y estabiliza las membranas lisosómicas, acciones que pueden modificar la función de las células inflamatorias por disminución de su metabolismo y liberación de prostaglandinas y enzimas proteolíticas. En virtud de estas causas, los sujetos que reciben esteroides tienen atenuación de la cicatrización y, a menudo, infecciones graves con pocas manifestaciones sistémica. El número total de linfocitos disminuye después del trauma aproximadamente al tercer día y se recupera unos 30 días después. Tanto las células T cooperadoras como las supresoras tienen el mismo patrón, con los mayores recuentos en aquellos pacientes que tuvieron una mejoría rápida y los menores en aquellos que murieron. Este cambio, que puede observarse después de las operaciones electivas, puede atribuirse al efecto de la liberación de hormonas endógenas que sigue al trauma causante de una
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redistribución de los linfocitos más que a una disminución real del número de estas células. Se ha encontrado que los corticosteroides y la noradrenalina pueden causar marginación de los linfocitos circulantes hacia el hígado y el bazo. Es interesante el hecho de que la esplenectomía tiene un efecto especial en sujetos que tuvieron una buena mejoría, en quienes las células T cooperadoras no mostraron una disminución temprana de su población. En consecuencia, después del trauma el bazo ya no representa un sitio de secuestro y otros sitios pueden compensar su falta al liberar células cooperadoras adicionales a la circulación. El trauma interfiere con la activación de las células T (proceso mediado sobre todo por las interleucinas 1 y 2) y con la subsecuente inmunidad mediada por células, por lo cual la anergia es una complicación frecuente en los pacientes traumatizados. Dicha anergia se relaciona con una elevada incidencia de infecciones oportunistas, un pronóstico pobre y la muerte. Después de los traumatismos, los monocitos ejercen su acción inhibitoria sobre la activación de las células T y la síntesis de IL-2 por medio de la secreción de altas concentraciones de prostaglandina E2. Este mecanismo de acción tiene quizá la mediación del aumento intracelular de segundos mensajeros, en particular AMPc; tales cifras de AMPc aumentan hasta grados supraóptimos y actúan como un potente supresor de la proliferación de las células T. La administración de inhibidores de la ciclooxigenasa, como la indometacina o el ibuprofeno, estimulan in vitro la síntesis de IL-2 y la génesis de los linfocitos. Estudios recientes se han enfocado en el flujo de calcio y la cinasa de proteína C como vías importantes de la activación de los linfocitos, los cuales pueden bloquearse por agentes inmunosupresores como la ciclosporina A y péptidos virales inmunosupresores. Se ha sugerido que este mecanismo puede intervenir en las quemaduras y el traumatismo mecánico. De forma experimental se ha comprobado que la adición de calcio ionizado puede revertir de modo parcial la disminución de la secreción de IL-2, aunque la restauración de las células T no pudo ser completa.
Cambios hematológicos posteriores a la lesión El conocimiento de la fisiopatología del choque hemorrágico ha sido uno de los más grandes avances en el conocimiento de los últimos años. La respuesta de los sistemas hormonales y los mediadores inflamatorios en los pacientes con choque hemorrágico parece representar un estado completamente diferente del existente en las otras formas de choque. La respuesta neuroendocrina típica a la hemorragia trata de mantener la perfusión para el corazón y el cerebro, algunas veces a expensas de sacrificar otros órganos y sistemas. Esta vasoconstricción selectiva se presenta por acción de mecanismos mediados por vía central. La activación de la reacción inflamatoria a la hemorragia y la lesión tisular es un componente importante de la
fisiopatología del choque hemorrágico. Los activadores de esta respuesta inflamatoria sistémica incluyen las lesiones por isquemia-reperfusión y la activación de neutrófilos. La disminución del flujo sanguíneo por los capilares con isquemia prolongada y ausencia de restitución del flujo y reperfusión puede iniciar la activación de los neutrófilos en los pacientes con choque hemorrágico. La redistribución del flujo cardiaco y la persistencia de la isquemia del aparato digestivo aún después de la reanimación adecuada también pueden contribuir al desarrollo del choque hemorrágico irreversible. El tratamiento del choque hemorrágico incluye la reanimación rápida y efectiva para limitar la acción de los sistemas mediadores y evitar daños en la microcirculación que resultan del choque hemorrágico. La reposición de la volemia y el control de la hemorragia deben realizarse en forma simultánea. El objetivo de la reposición de volumen debe ser mantener las funciones celulares y de los diferentes órganos y sistemas. Además de la utilización de soluciones cristaloides y sangre para alcanzar y mantener las funciones y la perfusión de las células y órganos se debe vigilar en forma estrecha el flujo de orina, corregir la elevación del ácido láctico y procurar un aporte adecuado de oxígeno y una utilización adecuada de éste.
Secreción de endotelina La superficie interna de los vasos sanguíneos se encuentra sometida al estrés resultante del flujo de sangre. En algunas situaciones, dicho flujo puede producir turbulencia, como en el caso de las bifurcaciones de las arterias largas. Se sabe que este estrés endotelial puede influir en una gran variedad de procesos biológicos en las células endoteliales. Las células del endotelio vascular desempeñan una función importante en la regulación del tono vascular al modular la respuesta fisiológica a varios agentes. El endotelio sirve como un regulador de la contracción del músculo liso vascular. La endotelina es un potente vasodilatador de acción prolongada. Se ha demostrado que la endotelina está compuesta de tres isopéptidos: endotelina 1, endotelina 2 y endotelina 3, cada uno con una secuencia única de aminoácidos. La endotelina 1 se elabora en las células endoteliales, la endotelina 3 en el cerebro de los cerdos y la endotelina 2 no se ha encontrado en ningún tejido. Algunos autores han notificado que la administración de endotelina tiene como resultado una vasoconstricción sistémica, coronaria y renal pronunciada, la cual se acompaña de activación del sistema renina-angiotensina-aldosterona. Se ha sugerido que la endotelina, además de regular la contracción del músculo liso vascular, también es capaz de controlar la contracción del músculo cardiaco; en consecuencia, este péptido tiene un papel importante en la aparición de algunas afecciones, como la insuficiencia cardiaca, la hipertensión y el vasoespasmo. En la clínica se ha encontrado un aumento de las concentraciones plasmáticas de endotelina 1 en los casos de angina de pecho, vasoespasmo, infarto agudo al miocardio e hipertensión.
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Respuesta metabólica al ayuno y. . . Se presentan incrementos de la concentración de endotelina 1 posteriores al choque hemorrágico. Existen algunas posibles causas de este incremento. La primera es que las hormonas liberadas durante el choque hemorrágico constituyen el mayor determinante para la elevación de las cifras de endotelina 1. Es bien conocido que la hipotensión, la hipovolemia, la hipoperfusión y la isquemia tisular contribuyen a la producción de adrenalina y noradrenalina, a las cuales se ha atribuido el incremento de la endotelina 1. También se han encontrado aumentos de endotelina 1 durante el choque séptico inducido por la administración intravenosa de endotoxinas y se ha atribuido este hecho a la lesión de las células endoteliales. La segunda causa posible de la elevación plasmática de la endotelina 1 es la activación de la cascada de la coagulación durante el choque hemorrágico. Durante el choque hemorrágico se presenta una hipercoagulabilidad temprana, seguida de hipocoagulabilidad. Las sustancias que intervienen en estos mecanismos incluyen trombina y el complejo trombina-antitrombina III. Muchos autores han señalado que la trombina es un potente estimulador de la síntesis de endotelina y que el complejo trombina-antitrombina III también se relaciona con la hipersecreción de endotelina por parte de las células endoteliales durante la fase aguda del infarto al miocardio. La endotelina tiene una vida media muy corta y su depuración se realiza sobre todo en los lechos vasculares renales y pulmonares. El flujo pulmonar decrece de forma notoria durante el choque y el flujo a través del riñón se autorregula durante la hipotensión grave. Es por ello que la depuración de la endotelina plasmática a través de los pulmones y los riñones se encuentra disminuida durante el choque, lo cual parece ser una tercera causa de la elevación de la endotelina 1 en plasma. Se ha observado que la elevación de endotelina es proporcional al grado de reducción de la presión arterial y la magnitud de la pérdida sanguínea. La endotelina, además de ejercer un efecto vasoconstrictor, tiene también un papel inotrópico y cronotrópico sobre las células miocárdicas, puede estimular la liberación de noradrenalina y adrenalina de las células adrenales, puede aumentar la respuesta presora iniciada por la noradrenalina y puede modular la biosíntesis de catecolaminas y aldosterona. Todas estas características elevan la presión de perfusión, con lo cual se incrementa la perfusión tisular. Por lo tanto, la endotelina desempeña una función esencial en la regulación de la circulación corporal, en particular durante el choque hemorrágico. Se ha sugerido que la endotelina realiza un papel trascendental en el desarrollo de algunas anomalías, como la insuficiencia cardiaca congestiva, la hipertensión y el vasoespasmo.
Secreción de óxido nítrico Por otro lado, diversos estudios han revelado que la acetilcolina puede causar vasodilatación a través de la liberación de un factor relajante derivado del endotelio identificado como el óxido nítrico.
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El óxido nítrico es un vasodilatador producido en condiciones fisiológicas normales por el endotelio vascular de todos los vasos sanguíneos. El estímulo primario para la producción de óxido nítrico, a través de la formación de la sintetasa de óxido nítrico, es con frecuencia el estrés generado por la fuerza friccional secundaria al flujo de sangre a través de los vasos sanguíneos. Mediante un mecanismo establecido se producen de manera regular pequeñas concentraciones de óxido nítrico por las células endoteliales, neutrófilos y neuronas, lo cual parece desempeñar un importante papel en el control local del flujo sanguíneo y la presión arterial. Durante el ejercicio hay un incremento de la fuerza de bombeo del corazón y una redistribución del flujo sanguíneo que incrementa dicho flujo a través de los músculos esqueléticos y en la circulación coronaria. Estos ajustes proveen un mayor aporte de oxígeno para la producción aeróbica de energía y mantener la respuesta del organismo al ejercicio. El óxido nítrico tiene al menos tres funciones importantes reconocidas hasta la fecha: 1. Se produce en los macrófagos para favorecer la lisis bacteriana. 2. Se produce en las células endoteliales como un efecto límbico de vasodilatación muscarínica. 3. Se produce en las neuronas como un neurotransmisor excitatorio. El óxido nítrico también contribuye a la modulación de la respiración celular, la proliferación celular y la protección contra radicales libres de oxígeno. Toda la producción endógena de óxido nítrico proviene del metabolismo de la L-arginina por acción de la sintetasa de óxido nítrico, cuyos productos terminales son óxido nítrico y L-citrulina. Se ha postulado que el estímulo séptico induce la producción de sintetasa de óxido nítrico en los tejidos vasculares y perivasculares, lo que induce una vasodilatación profunda que se acompaña de compromiso hemodinámico. En el traumatismo y la hemorragia (con la disminución del volumen circulante), la inducción de la sintetasa de óxido nítrico puede tener una profunda y desastrosa consecuencia. Bajo estas condiciones se observa vasoconstricción y no vasodilatación. La supresión de este potente vasodilatador parece ser una respuesta adaptativa durante y después del traumatismo y la hemorragia. Se desconoce el mecanismo de inhibición de la producción de óxido nítrico en los pacientes. Es posible que la isquemia sea la causante, ya que el oxígeno molecular es necesario para la producción del óxido nítrico. Es por ello que este fenómeno no debería persistir después de la reanimación, si bien en estudios experimentales se ha demostrado que esto no ocurre. Estos resultados sustentan la hipótesis de que el óxido nítrico es el encargado de mantener el flujo sanguíneo a los órganos durante el choque por incremento de la vasodilatación e inhibición de la agregación plaquetaria. La sintetasa de óxido nítrico se estimula por acción de productos bacterianos, como endotoxinas, BCG, Cori-
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nebacterium parvum, o bien por estimulación de citocinas, como el interferón, la interleucina 1 y el factor de necrosis tumoral. Estudios recientes indican que en los modelos de choque hemorrágico se presenta una elevación de la actividad de la sintetasa de óxido nítrico en los tejidos durante los estadios finales del choque, cuando el animal no responde en gran medida a los vasopresores. Cuando el óxido nítrico se produce en cantidades fisiológicas, no realiza al parecer una función importante en la regulación del tono vascular, pero cuando se produce en exceso, como en los casos de sepsis o falla orgánica múltiple, puede causar hipotensión. Se han utilizado inhibidores del óxido nítrico en animales y seres humanos para contrarrestar esta hipotensión. Sin embargo, la importancia de usar estos inhibidores se centra en la hipótesis de que el óxido nítrico es más importante para regular el flujo local que el tono vascular sistémico debido a su efecto vasodilatador local y su efecto inhibitorio sobre las plaquetas. In vivo, el metabolismo del óxido nítrico tiene como resultado la formación de nitratos y nitritos; se han encontrado alteraciones en las concentraciones plasmáticas de estos productos terminales en las pacientes en estado crítico. Las observaciones iniciales incluyen cantidades aumentadas de nitritos en pacientes sépticos, en quienes se hallan en relación directa con la elevación en el plasma de las endotoxinas y en relación inversa con la resistencia vascular sistémica. En los sujetos traumatizados se ha observado una concentración plasmática de nitrato por debajo de las cifras normales. Además, cuando los pacientes traumatizados entran en estado séptico son al parecer aún incapaces de aumentar la producción de óxido nítrico. La disponibilidad de sustrato no parece ser la causa de esta menor producción. A pesar de que las concentraciones de L-arginina se encuentran atenuadas tanto en los individuos traumatizados como en los pacientes sépticos no hay correlación con el descenso de las cantidades plasmáticas de nitrato. Además, las concentraciones de L-citrulina están disminuidas en ambos tipos de pacientes. Sin embargo, se ha comprobado que las cifras de nitratos en los sujetos traumatizados con infección aumentan cuando se las compara con las de pacientes traumatizados sin infección.
Producción de antitrombina La respuesta fisiológica normal al traumatismo, la sepsis, las quemaduras, las operaciones y el choque es un aumento de la capacidad de la coagulación de la sangre. En teoría es el mecanismo intrínseco del organismo para reducir el riesgo de sangrado. En realidad, estudios recientes han demostrado que los pacientes traumatizados tienen con gran frecuencia más episodios tromboembólicos en comparación con otros grupos de pacientes, a pesar de la aplicación de medidas apropiadas como la administración subcutánea de heparina y la aplicación de aparatos de presión secuencial.
La inhibición de la trombina es la clave para prevenir y tratar los episodios tromboembólicos. La antitrombina III es una glucoproteína a-2 que se encuentra normalmente en el plasma y cuya función es inhibir a la trombina. La inactivación de la trombina por la antitrombina ocurre por la formación de un enlace covalente que tiene como resultado un complejo inactivo en forma irreversible. La neutralización de la trombina por antitrombina III se realiza en forma lenta en ausencia de heparina, si bien este proceso se acelera en forma notoria cuando la heparina se une a la molécula de antitrombina III. En estudios recientes se ha demostrado la presencia de bajas concentraciones de antitrombina III en los pacientes traumatizados. El grado de esta reducción puede ser un indicador importante de la gravedad de la lesión. La deficiencia de antitrombina III puede ocurrir en muchas alteraciones, incluidas enfermedad del hígado, coagulación intravascular diseminada, sepsis y operaciones. Se ha relacionado con la deficiencia hereditaria de antitrombina III con una gran tendencia a la tromboembolia venosa. Estudios realizados indican que existe un 25% de incidencia de deficiencia de antitrombina III en pacientes traumatizados. La incidencia fue más frecuente en enfermos quirúrgicos en quienes las más bajas concentraciones se encontraron entre el segundo y tercer día del posoperatorio y que gradualmente se normalizaban hacia el quinto día. Sin embargo, también se ha comprobado que las cantidades de antitrombina III se modifican en grado significativo en los individuos que cursan con infección posoperatoria y que dichas cifras se normalizan en las personas que se recuperan de la infección, mientras que permanecen disminuidas en aquellas en quienes persiste la enfermedad. El grado de disminución de la antitrombina III puede estar determinado por la intensidad de la lesión. Se han efectuado estudios que relacionan el porcentaje de reducción de la antitrombina III con el riesgo de muerte posterior a los traumatismos. Se cree que el decremento de la antitrombina III después del traumatismo o la operación es resultado de la migración de la antitrombina III al sitio de la lesión y su consumo en ese plano. Si la lesión es tan grave que provoca consumo acelerado, las fuentes endógenas de antitrombina III se agotan hasta que el hígado tiene el tiempo suficiente para sintetizar antitrombina III adicional. En la actualidad se encuentra en estudio el uso de la antitrombina III en la profilaxis de trombosis venosa en el posoperatorio. Los estudios preliminares publicados indican resultados no concluyentes; sin embargo, se menciona que con este tratamiento es posible prevenir la presencia de complicaciones.También se han publicado casos de uso de la antitrombina III en el tratamiento de la coagulación intravascular diseminada relacionada con traumatismos. Diversos estudios han notificado el empleo del concentrado de antitrombina III en la profilaxis de trombosis venosa que puede presentarse en el posoperatorio, luego de traumatismos múltiples y en la coagulación vascular diseminada.
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Respuesta metabólica al ayuno y. . .
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Capítulo 8
Composición corporal José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso
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INTRODUCCIÓN En el laboratorio y el ambiente clínico, los científicos evalúan de manera sistemática la composición corporal para identificar a los individuos que se hallan en riesgo por tener cantidades muy bajas o altas de grasa corporal total. La vigilancia de los cambios en la masa sin grasa (FFM, por sus siglas en inglés) y la masa grasa (FM, por sus siglas en inglés ) permite ampliar el entendimiento del metabolismo energético y los procesos patológicos, lo cual facilita el desarrollo de una nutrición más efectiva para contrarrestar la pérdida de FFM secundaria a factores como la desnutrición, el envejecimiento, el traumatismo y ciertas enfermedades. Los datos aportados por el estudio de la composición corporal también pueden utilizarse para calcular el peso saludable en las personas y para determinar un peso corporal competitivo en atletas, en especial aquellos que participan en deportes que utilizan clasificaciones de peso corporal para las competencias. Asimismo, es posible vigilar el crecimiento, la maduración y los cambios en la composición corporal relacionados con la edad. La composición corporal se ha empleado de forma amplia para valorar el estado nutricional en varias enfermedades, entre ellas el sida, las afecciones gastrointestinales, enfermedad de Crohn y las nefropatías . Para el estudio de la composición corporal se utilizan modelos teóricos para obtener mediciones y criterios de referencia. Por lo tanto, el cuerpo está compuesto de agua, proteínas, minerales y grasa. A partir de esta base, el cuerpo humano se subdivide en dos o más compartimientos según sean los modelos atómicos, moleculares, celulares o tisulares (figura 8-1). Por más de 60 años, los modelos moleculares de dos componentes que propusieron Brozek y colaboradores y Siri se han usado para obtener parámetros de referencia de la composición corporal, así como para validar los métodos de campo y las ecuaciones predictivas de la composición corporal en seres humanos. El modelo clásico de dos componentes divide a la masa
corporal en dos compartimientos, la masa grasa y la masa corporal libre de grasa (FFB por sus siglas en inglés). La masa grasa se integra con todos los lípidos extraídos del tejido adiposo y otros tejidos; la FFM incluye al agua, las proteínas y los minerales. El modelo de dos componentes de Siri asume que a) la densidad de la grasa (0.901 g/mL) y la FFB (1.10 /mL) son iguales en todos los individuos, b) las densidades y las proporciones relativas del agua, las proteínas y los minerales en la FFB son constantes para todos los individuos y c) que el individuo difiere del cuerpo de “referencia” sólo en la cantidad de grasa. Con base en estas proporciones y sus densidades relativas, Siri desarrolló una fórmula para calcular la grasa corporal relativa (%BF) a partir de la densidad corporal total (Db): %BF = [(4.95/Db) – 4.50] x 100
La fórmula de conversión del modelo de dos componentes de Brozek y colaboradores se basa en un cuerpo de referencia con una Db total específica y asume unos valores ligeramente diferentes para la densidad de la grasa (0.88876 g/mL) y la MSG (1.10333 g/mL): %BF = [(4.57/Db) – 4.142] x 100
Estas dos fórmulas obtienen una estimación de %BF similar (en límites de 0.5 a 1.0 de %BF) para Db totales que fluctúan entre 1.0300 y 1.0900 g/mL. Desde el punto de vista de los modelos teóricos celulares y tisulares, la grasa es el constituyente del cuerpo con mayor variación. La cantidad total de grasa corporal está constituida con grasa esencial y grasa de almacenamiento. La grasa contenida en la médula ósea, corazón, pulmones, hígado, bazo, riñones, intestino, músculo y tejidos ricos en grasas en el sistema nervioso central se denomina grasa esencial, mientras que la grasa alojada en el tejido adiposo se conoce como grasa de almacenamiento o de reserva.
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Endonutrición. Apoyo nutricio
Otros Otros
Proteínas
Otros
Sólidos extracelulares
Sangre Hueso
Líquido extracelular
Tejido adiposo
Hidrógeno Carbono
Oxígeno
Nivel I (atómico)
Lípidos Masa celular Agua
Nivel II (molecular)
Músculo
Nivel III (celular)
Nivel IV (tisular)
Nivel V (corporal)
Figura 8-1. Modelo de cinco niveles de la composición corporal.
MÉTODOS PARA VALORAR LA COMPOSICIÓN CORPORAL La búsqueda de métodos válidos para medir la composición corporal que sean prácticos y económicos es un proceso que no se detiene. Existe una gran cantidad de métodos altamente sofisticados, pero muy costosos, empleados para obtener valores de referencia de la composición corporal, entre los que se incluyen la tomografía axial computarizada, la resonancia magnética nuclear y el análisis de activación de neutrones. Se dispone de métodos alternativos un poco más económicos, como la densitometría, la hidrometría, la absorciometría con rayos X de doble energía (DEXA) y, en fecha más reciente, la pletismografia de transferencia aérea y la espectrometría. Estos métodos se usan con regularidad en investigación para la obtención de los valores de referencia de la composición corporal. Todos estos métodos están sujetos al error de
Cuadro 8-1. Estándares de adiposal para varones y mujeres Grasa esencial (%)
Varones
Mujeres
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Obesidad (%)
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La grasa esencial es necesaria para una función normal de los órganos, los tejidos y el cuerpo. La grasa esencial es más abundante en las mujeres que en los varones, ya que ésta incluye grasa propia de ese sexo relacionada con la crianza de los hijos. La grasa de reserva o reserva grasa se localiza alrededor de los órganos internos (reserva grasa interna) y en el tejido celular subcutáneo (reserva grasa subcutánea). Esta reserva grasa provee protección al cuerpo y funciona como un aislante térmico para mantener la temperatura corporal. La relación entre la reserva grasa subcutánea y la interna puede no ser igual en todos los individuos y puede variar durante el ciclo de vida de la persona. La FFB representa el peso de los músculos, los huesos, ligamentos, tendones y órganos internos. Dado que existe cierta cantidad de grasa esencial en la médula ósea y órganos internos, la FFB incluye un pequeño porcentaje de grasa esencial. Sin embargo, puesto que puede asumirse a partir de los modelos moleculares de dos componentes ya mencionados, estas fuentes de grasa esencial se calculan y sustraen del peso corporal total para obtener la FFB. El cuerpo necesita la grasa esencial, ya que funciona como un importante combustible metabólico para la producción de energía y otras funciones corporales normales. En el cuadro 8-1 se puede observar que los requerimientos de grasa esencial son < 5% para el varón y < 8% para la mujer. Las funciones corporales normales pueden alterarse si el contenido de grasa desciende por debajo del nivel mínimo recomendado para varones de un 5% y para las mujeres de un 15%. La adiposidad normal suele ser de 18 a 30% del peso corporal total para las mujeres y de 10 a un 25% para los varones.
Composición corporal medición y parten de principios teóricos que muchas veces no son ciertos. Por lo tanto, ninguno de ellos puede considerarse por sí solo “el estándar de oro” para la valoración de la composición corporal in vivo. Las técnicas de evaluación de la composición corporal (cuadro 8-2) pueden dividirse en tres categorías genéricas: 1) técnicas directas, 2) técnicas indirectas y 3) técnicas doblemente indirectas.La única medición directa de la composición corporal humana es el análisis postmortem, tras dividir al cuerpo en sus componentes químicos o anatómicos. Por ejemplo, un análisis bioquímico cadavérico puede dividir a un cuerpo inerte en sus cuatro constituyentes químicos primarios, a través de pruebas bioquímicas de laboratorio. El análisis anatómico de un cadáver puede dividir al cuerpo en componentes diseccionables. Resulta obvio que el análisis de la composición corporal de una persona no puede realizarse de manera directa y debe confiar en la predicción de los diferentes componentes químicos y diseccionables. En los últimos 20 años se ha desarrollado una amplia variedad de técnicas y ecuaciones matemáticas para determinar los componentes tisulares y químicos del cuerpo humano, pese a lo cual muy pocas de estas técnicas se han validado con la evidencia de la disección del cuerpo.
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Densitometría La densitometría es una técnica de medición indirecta empleada para determinar el contenido relativo de grasa del cuerpo humano, a partir de una densidad conocida (masa/volumen). Desde la década de 1940 y a lo largo del decenio de 1980, la densitometría se consideró el “estándar de oro” de la evaluación de la composición del cuerpo humano, con la conversión de la densidad corporal a porcentaje de grasa a partir de una ecuación, como la desarrollada por Siri en1961. Este método se refiere a la medición de la densidad total Db y la estimación de la composición corporal de Db. La densidad corporal total es la razón de la masa corporal con el volumen corporal (BV, por sus siglas en inglés); y el BV se cuantifica por desplazamiento de agua o aire. Por muchos años, un método de desplazamiento de agua llamado peso hidrostático o hidrodensitometría se ha considerado como el “estándar de oro” con un mínimo
Cuadro 8-2. Técnicas para la evaluación de la composición corporal en humanos Método
Principio
Directo Disección
Ninguno
Indirecto Densitometría
Densidad de la grasa libre = 1.10 g/mL; densidad de la grasa = 0.90 g/mL; estimación del error estándar = 3.5 a 3.9%
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error técnico relacionado con la medición precisa de la Db (0.0015 g/mL o 0.7% de BF). Con la finalidad de obtener este grado de precisión, se deben medir con exactitud la masa corporal total, el peso bajo el agua, la temperatura del agua y el volumen residual (RV por sus siglas en inglés). Los límites de precisión deben ser 0.20 kg para la masa corporal y el peso bajo el agua, 0.0005 °C para la temperatura del agua y 100 mL para RV. El error técnico calculado relacionado con la medición de RV (0.00139 g/mL) es relativamente alto en comparación con el error de la combinación de las otras tres fuentes (0.0006 g/mL). Para fines de investigación, el RV debe medirse y no estimarse. Las ecuaciones predictivas de RV tienen de manera característica errores estándar mayores de 500 mL. El volumen residual puede cuantificarse mediante los métodos de dilución del helio, nitrógeno o oxígeno en un circuito cerrado o abierto mediante una técnica de lavado de nitrógeno. Si bien existe consenso entre las mediciones del RV en la tierra y el agua, el RV debe medirse de preferencia en un tanque y, al mismo tiempo, el peso bajo el agua en vez de fuera del tanque antes de la medición del peso bajo el agua. Las mediciones simultáneas del volumen residual en el tanque arrojan cálculos más válidos de Db, consumen menos tiempo para el investigador y resultan más cómodas para el paciente. La medición del peso hidrostático requiere una cooperación considerable por parte del paciente, dado que se necesitan múltiples ensayos con el fin de obtener un estimado preciso del peso bajo el agua. Aunque algunos investigadores han establecido criterios de selección basados en 10 ensayos, la mayor parte de los pacientes logra un peso bajo el agua estable después de 4 o 5 ensayos. Bonge y Donelly recomiendan usar el promedio de tres ensayos entre 100 g para representar el peso bajo el agua del paciente. Este método quizá sea más apropiado, en especial para pacientes que no tengan la capacidad de realizar 10 ensayos. De forma alternativa, el volumen corporal y la densidad corporal pueden calcularse mediante la pletismografia de desplazamiento del aire (figura 8-2). La investigación científica ha demostrado que el Bod Pod®, un pletismógrafo de desplazamiento aéreo, aporta cuantificaciones mucho más válidas de Db y el %BF, en comparación con el peso hidrostático en adultos. Este novedoso método se refiere a la medición del tamaño, casi siempre el volumen. Además de este método existen otras técnicas relacionadas para la medición del volumen corporal total. Estas técnicas incluyen a la pletismografía acústica, el desplazamiento del helio, fotogrametría y, de modo más reciente, el escaneo fotónico tridimensional y la dilución de azufre hexafluorado. En la pletismografia de desplazamiento aéreo, el volumen de un objeto se mide de forma indirecta, al medir la cantidad de aire que éste desplaza dentro de una cámara cerrada (pletismógrafo). El volumen del cuerpo humano se mide cuando el sujeto se sienta dentro de la cámara y desplaza un volumen de aire igual a su volumen corporal (figura 8-3). A continuación se determina el volumen corporal de manera indirecta tras sustraer el volumen de
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Endonutrición. Apoyo nutricio interior del dispositivo se mide al aplicar las leyes físicas de los gases relevantes. La ley de Boyle establece que a una temperatura constante, el volumen (V) y la presión (P) son inversamente proporcionales: P1/P2 = V2/V1
Figura 8-2. Pletismógrafo de transferencia del aire (Bod Pod®).
aire restante en la cámara cuando el individuo se halla dentro del dispositivo del volumen de aire en el interior de la cámara cuando ésta se encuentra vacía. El aire en el
Por lo tanto, cuando se mantiene una temperatura constante (condiciones isotérmicas), la ley de Boyle se puede aplicar. En consecuencia, los primeros pletismógrafos requerían ambientes de temperatura controlados y condiciones isotérmicas en el interior de la cámara. Esto propició cierta restricción práctica para la implementación de este método. Con la disponibilidad de una nueva generación de estos aparatos que no necesitan ambientes controlados de temperatura este problema se ha resuelto. La mayor parte de los estudios (cuadro 8-3) con este método de evaluación de la composición corporal indica que el Bod Pod® y el peso hidrostático tienen un porcentaje de concordancia entre ambos de 1% de BF para los adultos y niños, mientras que este método y el DEXA tienen un grado de concordancia de 1% de BF para los adultos y un 2% de BF para los niños. Aún son pocos los estudios que comparan el Bod Pod® con los modelos multicompartimentales que refieren una subestimación promedio de un 2 a 3% de BF para este método y el peso hidrostático. Las variaciones individuales entre los modelos de dos compartimientos comparados con DEXA y los modelos de cuatro compartimientos se atribuyen en parte a desviaciones de las inferencias sobre la composición química del cuerpo. Las variaciones tan amplias entre los
Puerto para tubo respiratorio Medición de volumen pulmonar
Ventana
Cámara de medición Sistema de diafragma
Electrónica
Medición del volumen pulmonar
Cerraduras electromagnéticas Computadora
Báscula
Figura 8- 3. Principio de la pletismografía de transferencia del aire.
Cámara de medición
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Cámara de referencia
Ventana
Composición corporal Cuadro 8-3. Confiabilidad del porcentaje de grasa medido por el Bond Pod en adultos Referencia
n
Variación (%)
Número de pruebas o días
Macrory et al., 199523
16
1.7 ± 1.1*
2 pruebas
Iwaoka et al., 1998
7
3.7 ± 4.3
2 pruebas
Sardinha et al., 1998
NR
3.3**
2 pruebas
Biaggi et al., 1999
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para obtener mediciones de referencia de la composición corporal. Siri señaló que la variabilidad biológica (2%) en la hidratación de la FFB puede producir un error sustancial en la estimación de la grasa corporal (2.7% de BF) para la población general.
En el día
NR
2.3 ± 1.9**
2 pruebas
Miyatake et al., 1999
5
2.5 ± 0.8
2 pruebas
Miyatake et al., 1999
5
4.5 ± 5.8***
3 pruebas (diferentes operadores)
4
2.0 ± 0.1
4 días
Entre días Nuñez et al., 1999 Miyatake et al., 1999
10
2.3 ± 0.9
3 días
Levenhagen et al., 1999
NR
2.0 ± 2.1**
7 días
NR = No reportado; *media ± SD.; **reportado como observaciones no ubicadas en la discusión de estos artículos; *** Se reduce a 2.7 ± 2.0% si se descarta un resultado anormal.
estudios realizados de 1995 a 2001, de 4.0% a 1.9% de BF para el Bod Pod® y el peso hidrostático, y de 3.0% a 1.7% de BF para el Bod Pod® y el DEXA, se deben al parecer en parte a diferencias en los equipos de laboratorio, diseño del estudio y características de los sujetos de estudio y, en algunos casos, falta de apego al protocolo recomendado por el fabricante. Las amplias variaciones entre un sujeto y otro en los dos métodos pueden explicarse de modo parcial por la precisión técnica y el error biológico, pero en gran medida permanecen sin explicación.
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Hidrometría Esta técnica, que se refiere a la medición del agua corporal total (TBW, por sus siglas en inglés), también es limitada si se utiliza sola para obtener medidas de referencia de la composición corporal. La hidrometría calcula la TBW a partir de la concentración de isótopos de hidrógeno equilibrados (deuterio o tritio) en los líquidos biológicos (saliva, plasma. orina). Este método asume que la distribución y el intercambio del isótopo por el cuerpo son similares a la distribución e intercambio de agua. Sin embargo, debido al intercambio del isótopo con el hidrógeno no acuoso del cuerpo humano, la TBW puede sobreestimarse en un 1 a 5%. Si se emplea esta técnica en combinación con el modelo molecular de dos compartimientos para obtener la FFM, se asume que la hidratación de la MSG es constante para todos los individuos (~ 73% de FFM). Puesto que la TBW fluctúa en grado amplio en y entre los individuos de acuerdo con la edad, el sexo, grado de obesidad y la enfermedad, es posible que existan errores considerables si se utiliza con el modelo molecular de dos compartimientos
Absorciometría con rayos X de doble energía (DEXA) Ésta es una tecnología relativamente nueva que ha ganado reconocimiento como método de referencia en la investigación de la composición corporal (figura 8-4). El método se basa en el modelo de tres compartimientos que divide al cuerpo en minerales corporales totales, en masa magra libre de minerales y masa de tejido graso. La precisión del DEXA en la medición de %BF es de 1.2%BF. El DEXA es muy confiable y tiene una buena correlación (~0.4%BF de diferencia) entre la estimación del %BF obtenido por hidrodensitometría (Db ajustada para el mineral corporal total relativo y TBW) y el DEXA. Además de obtener determinaciones de la grasa corporal relativa y la masa de tejido magro, el DEXA puede aportar mediciones segmentarias o regionales de la composición corporal. El método es una alternativa atractiva para la hidrodensitometría como método de referencia, ya que es rápido (un estudio completo toma alrededor de 20 minutos), seguro, y requiere una mínima cooperación del paciente y, lo más importante, toma en cuenta la variabilidad intersujeto en el contenido de hueso mineral (figura 8-5). Por otro lado, la determinación de la composición corporal por DEXA parece estar menos influida por las variaciones en la TBW que la hidrodensitometría y la hidrometría. Kohrt señala que una diferencia del 5% en la hidratación relativa de la FFB (78 vs. 73% BF) produciría un error < 0.5 kg en la grasa y FFM y sugiere que el estado de hidratación tiene un efecto relativamente pequeño en las estimaciones de los tejidos blandos vía DEXA. Sin embargo, Lohman menciona que el grosor anteroposterior del paciente y la
Figura 8-4. Equipo de Absorciometría con rayos X de doble energía (DEXA).
Figura 8-5. Imagen obtenida de la medición de la Absorciometría con rayos X de doble energía (DEXA).
variación en la distribución de la grasa pueden afectar la precisión con el DEXA para estimar los tejidos blandos. Se necesita una estandarización de la tecnología DEXA antes de generalizar su aceptación como un método de referencia de la evaluación de la composición corporal en seres humanos. Las determinaciones de la grasa corporal con este método dependen del tipo de fabricante, el método de recolección (aparato central vs. periférico) y la versión del software utilizado para analizar los datos. Resulta difícil poder establecer la validez del DEXA para la evaluación de la composición corporal en comparación con otros métodos de referencia como la hidrodensitometría o el modelo multicompartimental. Es posible que en el futuro se desarrollen métodos adicionales y ecuaciones predictivas de la composición corporal y se validarán mediante el DEXA como método de referencia, en especial en subgrupos poblacionales en los cuales la hidrodensitometría no es factible, como podría ser el caso de pacientes ancianos, en estado crítico, o con daño medular.
Métodos de campo Existen tres métodos de campo empleados con regularidad por los fisiólogos del ejercicio, los nutriólogos y los especialistas en nutrición clínica para evaluar la composición corporal. Estos métodos son el análisis de la bioimpedancia, la plicometría y la antropometría. Debido a la disponibilidad de métodos y las numerosas publicaciones de ecuaciones predictivas, resulta difícil
para el clínico seleccionar un método apropiado o una ecuación predictiva que de manera precisa evalúe la composición corporal de un individuo. En consecuencia, cualquier método de campo o la precisión predictiva de una ecuación deben valorarse de forma cuidadosa. Los investigadores han establecido el valor predictivo relativo de las ecuaciones al comparar los resultados predictivos con las medidas de referencia de la composición corporal. En general, para que una ecuación tenga un buen nivel predictivo debe tener las siguientes características: a) para validarla se utilizaron métodos de referencia aceptables para obtener las mediciones de la composición corporal, b) se usaron tamaños de muestras grandes y aleatorizados (n > 100); c) existe una correlación alta entre la medida de referencia y los resultados predictivos de la ecuación (ry, y’ > 0.80); d) el error predictivo o el error estándar son pequeños; y e) se realizó una validación cruzada de la ecuación en muestras adicionales e independientes de la población (cuadro 8-4). La precisión predictiva de los métodos de campo y las ecuaciones es muy limitada, ya que no existe un “estándar de oro” único para la obtención de valores de referencia de la composición corporal in vivo. A pesar de que la densitometría, la hidrometría y el DEXA se utilizan con frecuencia como métodos de referencia; estos métodos proveen sólo una medición indirecta de la composición corporal y por lo tanto están sujetos al error de medición. Hasta un 50% del error predictivo de la composición corporal mediante los métodos de campo que emplean ecuaciones puede atribuirse a errores vinculados con el método de referencia. Existen pocos estudios que utilicen estos tres métodos de campo en conjunto con modelos multicompartimentales para obtener valores de referencia que permitan desarrollar una validación cruzada de las ecuaciones de los métodos de campo. Asimismo, muchas ecuaciones son limitadas puesto que calculan la composición corporal en un modelo de dos compartimientos. En la selección del método de campo más apropiado se debe tomar en consideración la edad, el sexo, la actividad física, el nivel de adiposidad del cuerpo y la etnia. Es muy importante que estas características físicas del paciente sean similares a aquéllas usadas en la muestra
Cuadro 8-4. Estándares para evaluar los errores predictivos SEE%BF
SEE Db (g/mL)
SEE FFM (kg)
Calificación
Varones y mujeres
Varones y mujeres
Varones
Mujeres
2.0
0.0045
2.0 a 2.5
1.5 a 1.8
Ideal
2.5
0.0055
2.5
1.8
Excelente
3.0
0.0070
3.0
2.3
Muy buena
3.5
0.0080
3.5
2.8
Buena
4.0
0.0090
4.0
3.2
Aceptable
4.5
0.0100
4.5
3.6
Pobre
5.0
0.0110
>4.5
>4.0
Muy pobre
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100 Endonutrición. Apoyo nutricio
Composición corporal 101 poblacional de validación que se utilizó en el desarrollo o la validación cruzada de una ecuación predictiva específica.
Análisis de la bioimpedancia
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El análisis de la impedancia bioeléctrica (BIA, por su nombre en inglés) o bioimpedancia es un método rápido, no invasivo y barato para evaluar la composición corporal en campo y el ambiente clínico (figura 8-6). Con este método, la impedancia u oposición al flujo de la corriente eléctrica a través del cuerpo se cuantifica con un analizador de bioimpedancia de monofrecuencia. Este método de campo se basa en la relación entre el volumen del conductor (el cuerpo), la longitud del conductor (estatura) y la resistencia al flujo de una corriente eléctrica (impedancia). En otras palabras, la técnica mide la impedancia del cuerpo en una sola frecuencia, casi siempre 50 kHz, a partir de la cual el agua corporal total (TBW) se calcula sobre la base de ecuaciones de regresión que incorporan el índice de resistencia (RI = L2/R), donde L es la longitud del cuerpo y R es la resistencia. Este método implica la colocación de electrodos en la piel del paciente, en las manos y los pies, la introducción de una corriente eléctrica mínima y la medición de la impedancia del cuerpo hacia la corriente introducida. Si se considera que la masa de grasa libre (FFM, por su nombre en inglés) contiene virtualmente toda el agua y los electrólitos conductivos en el cuerpo, la conductividad eléctrica es mayor en la FFM y por lo tanto la impedancia es inversamente proporcional al volumen de la FFM.
La resistencia al flujo de corriente es mayor en individuos con grandes cantidades de grasa corporal, dado que el tejido adiposo es un mal conductor de la corriente eléctrica debido a su contenido relativamente bajo de agua. Puesto que el contenido de agua de la masa corporal libre de grasa (FFB, por su nombre en inglés) es relativamente grande (~73%), la FFM se puede determinar a partir de la TBW. Las ecuaciones empleadas con frecuencia en la medición mediante BIA en todo el cuerpo se presentan en el cuadro 8-5. Estas ecuaciones aportan cálculos de la FFM en un modelo de dos compartimientos en varones y mujeres de diversos grupos étnicos. Las ecuaciones para niños se basan en determinaciones de la FFM de modelos de tres compartimientos con Db ajustada para la TBW. En promedio, estas ecuaciones calculan de manera precisa la FFM con una precisión de ± 2.8 kg para las mujeres, ± 3.5 kg para los varones y ± 2.1 kg para los niños. Con la finalidad de asegurar una precisión predictiva de estas ecuaciones, es necesario que el paciente siga un protocolo estricto de preparación para la prueba (cuadro 8-6) y seguir procedimientos estandarizados para la prueba. Si bien la precisión predictiva relativa del método ABI es similar a la plicometría, se prefiere el método de ABI por las siguientes razones: a) este método no exige una capacidad técnica notoria, b) el método es más cómodo para el paciente y c) este método puede utilizarse para calcular la composición corporal de pacientes obesos. En fecha reciente se han comercializado analizadores segmentarios de la bioimpedancia más económicos. El analizador Tanita® mide la resistencia del segmento inferior del cuerpo entre las piernas izquierda y derecha, mientras el individuo se encuentra de pie en una placa de electrodos del analizador (figura 8-6.). El analizador OMRON® es portátil (los electrodos se encuentran en un mango que toma el paciente) y cuantifica la impedancia en el segmento superior del cuerpo entre los brazos izquierdo y derecho (figura 8-7). Hasta la fecha existe muy poca investigación que evalúe la validez y aplicabilidad de estos métodos y sus ecuaciones predictivas en diversos subgrupos poblacionales.
Análisis por espectroscopia de multifrecuencias (BIS)
Figura 8-6. Analizador de la bioimpedancia marca Tanita®
Esta modalidad de BIA ha cobrado en la actualidad cierta importancia en la evaluación de la composición corporal en el ambiente clínico, en particular en pacientes desnutridos, oncológicos y con insuficiencia renal. La ventaja de esta técnica es que permite medir por separado el agua extracelular (ECW, por sus siglas en inglés), el agua intracelular (ICW, por sus siglas inglés), masa tisular magra y masa celular corporal, asumiendo por tanto un modelo teórico multicompartimental (figura 8-8). La técnica emplea la espectroscopia de 50 frecuencias bajo el principio de que las bajas frecuencias se propagan por la vía extracelular, las frecuencias altas por el espacio intracelular y las frecuencias medias de forma parcial por el espacio
102 Endonutrición. Apoyo nutricio Cuadro 8-5. Ecuaciones predicitivas para la estimación de la composición corporal mediante bioimpedancia Etnia India americana, negra, hispana o blanca
India americana, negra, hispana Blanca
Sexo Varonesa
Nivel de % BF (edad)
Ecuación (talla2)
< 20%BF (17 a 62 años)
FFM (kg) = 0.00066360 (edad) + 14.52435
– 0.02117(R) + 0.62854(BW) – 0.12380
≥20%BF (17 a 62 años)
FFM (kg) = 0.00088580(talla2) – 0.02999(R) + 0.42688(BW) - 0.07002 (edad) +14.52435
Mujeres
≥ 30%BF (17 a 62 años)
FFM (kg) = 0.00091186(talla2) – 0.01466 (R) + 0.29990(BW) – 0.07012 (edad) + 9.37938
Niños y niñas
8 a 15 años
FFM (kg) = 0.62 (talla2/R) + 0.21 (BW) + 0.10 (Xc) + 4.2
Niños y niñas
10 a 19 años
FFM (kg) = 0.61 (talla2/R) + 0.25 (BW) + 1.31
Para pacientes obviamente delegados se debe utilizar las ecuaciones para 2.0
5.0
>5.0
3 meses
7.5
>7.5
6 meses
10.0
>10.0
1 año
20.0
>20.0
gradual en semanas o meses. Las hormonas y las citocinas controlan la reacción inflamatoria. Uno de los síntomas más característicos de la inanición aguda es la concentración baja de albúmina sérica y la presencia de edema. Durante la inflamación grave, las citocinas inducen un aumento de la permeabilidad capilar, que tiene como resultado que el agua, los electrólitos y las proteínas se difundan hacia el espacio extravascular y produzcan una caída de las concentraciones de albúmina. Por lo general, estos pacientes se encuentran con inestabilidad hemodinámica, por lo que requieren fluidoterapia intravenosa, lo que produce una dilución mayor de la concentración de albúmina y acumulación de agua extracelular y ello provoca edema. Las cifras de aldosterona y hormona antidiurética se incrementan, debido a la caída del volumen sanguíneo y como respuesta a la lesión (fase “ebb” de la respuesta metabólica al trauma) (cuadro 9-3). Como reacción a la inflamación en la inanición aguda, las cantidades de adrenalina, glucagón y cortisol se encuentran aumentadas. Estas hormonas catabólicas activan la lipólisis, la gluconeogénesis y el catabolismo proteínico en el cuerpo. Las hormonas del estrés producen asimismo un estado de resistencia a la insulina, lo que causa hiperglucemia, hiperinsulinemia y una producción elevada de glucosa hepática. Las curvas de tolerancia a la glucosa obtenidas durante la fase flow (> 5 días después de la lesión) muestran una resistencia a la insulina, un incremento notorio de la glucosa en ayuno, con una disminución evidente de la depuración de insulina y glucosa. La disponibilidad
Cuadro 9-3. Diferencias clínicas y de laboratorio entre la inanición simple y aguda Inanición simple
Inanición aguda (fase aguda)
Albúmina
Normal
Baja
Parámetros inflamatorios
Normal
Incrementados
Transferrina
Moderadamente baja
Intensamente baja
Prealbúmina
Moderadamente baja
Intensamente baja
Peso corporal
Disminuido
Normal aumentado (depende de la intensidad del edema)
Grasa corporal total
Disminuida
Disminuida
Proteína corporal
Depleción lenta
Depleción rápida
Agua extracelular
Relativamente aumentada
Muy aumentada
Balance nitrogenado
Negativo
Notoriamente negativo
Gasto energético
Disminuido
Aumentado
Estados patológicos
Anorexia nerviosa, malabsorción
Inflamación intensa, sepsis, quemaduras, pancreatitis
Reproducido con autorización de: Barendregt K, Soeters P. Stress Starvation. En: Sobotka L. Basic in Clinical Nutrition, 2nd Edition. Praga, Czech Republic: Galén, 2000.
de glucosa hacia los tejidos se incrementa, pero no así su oxidación. En consecuencia, un aumento de 5 a 8 mg/ kg/min en el aporte exógeno de glucosa no incrementa su eficiencia en su uso en la producción de energía y el resultado es la hiperglucemia. La masa celular corporal contiene sustratos necesarios para la función del sistema inmunitario. Durante la degradación de las reservas de proteínas corporales se libera glutamina para hacerla disponible para los órganos con necesidades aumentadas de este aminoácido. En pacientes con déficit grave y reservas muy bajas de proteínas corporales, los sustratos como la glutamina se consumen con rapidez en situaciones de estrés metabólico. Como respuesta a una lesión se activa la respuesta inflamatoria en el sitio del daño tisular, como en el caso de la sepsis, y se produce una acumulación de citocinas, linfocitos y macrófagos. Entre estas citocinas destacan la interleucina 1 y el factor de necrosis tumoral α, interferones y factores estimulantes de colonias que tienen un efecto catabólico muy significativo en el cuerpo. La consecuencia de la producción de estos agentes inflamatorios es la elevación del gasto energético y una pérdida progresiva de la masa celular corporal. Este estado hipermetabólico puede persistir desde una semana hasta incluso un año después de la lesión. También se observa, como en la inanición crónica, la utilización de ácidos grasos libres como fuente de energía, pero éstos se consumen en poco tiempo al igual que las reservas de glucógeno. En los pacientes con estrés metabólico grave se puede documentar una alteración de las principales vías de consumo de ATP, que incluyen aumento de la degradación proteínica, gluconeogénesis y producción de urea. Por ejemplo, las tasas totales de los ciclos de conversión de triglicéridos a ácidos grasos y del ciclo glucolítico-gluconeogénico se encuentran elevadas en pacientes con quemaduras al menos en un 450% y 250%, respectivamente, y se acompañan de un incremento del reciclaje de los carbonos de la glucosa por la vía glucolítica-gluconeogénica. Este mecanismo contribuye a un incremento de la termogénesis y ello tiene como efecto una elevación de la temperatura corporal normal de unos 2 °C. El mecanismo subyacente de estos cambios se relaciona con la resistencia posreceptor a la insulina. La cantidad total de ATP consumido por estos procesos, si se considera que se requieren 22 kcal para reemplazar 1 mol de ATP, es de apenas un 60 a 70% del gasto energético total. Cerca del 40% del ATP consumido que no se consume se puede explicar por reacciones de las ATPasas y reacciones no acopladas que se llevan a cabo en las membranas celulares y por fuga de protones en la mitocondria. Por consiguiente, en pacientes con quemaduras del 25% de la superficie corporal, la tasa metabólica puede elevarse entre un 118 y 210% (cuadro 9-4). En los individuos con una superficie corporal quemada mayor de 40%, la tasa metabólica en reposo a una temperatura neutra de 33 °C alcanza un 180% de la tasa basal al inicio, 150% al momento de la resolución completa de la quemadura y 160% a los seis meses después de la quemadura, 120% a los nueve meses y 110% a los 12 meses de la lesión térmica.
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112 Endonutrición. Apoyo nutricio
Desnutrición y sus consecuencias 113 Cuadro 9-4. Contribución de los principales sustratos al incremento del gasto energético total en pacientes quemados Individuos sanos
Pacientes quemados
Incremento neto
Porcentaje
3 a 8 (0 a 3)
8 a 8 (0 a 11)
5a0
132%
Glucosa (media [EE] mg/kg/kmin)
0 a 95 (0 a 04)
1 a 26 (0 a 11)
0 a 31
33%
Proteína (media [EE] g/kg/kmin)
0 a 85 (0 a 12)
1 a 2 (0 a 2)
0 a 35
41%
GER (media [EE] kcal/kg/kmin)
25 a 3 (0 a 6)
45 a 5 (2 a 4)
20 a 2
81%
13 a 3
30 a 7
17 a 4
132%
55
7a3
1a8
33%
Tasas de oxidación Ácidos grasos (media [EE] pmol/kg/kmin)
Energía consumida (kcal/kg/día) Grasa Glucosa Proteína
3a4
4a8
1a4
41
GER calculado
0 a 87
0 a 94
1 a 02
¨
GER calculado/medio
0 a 87
0 a 94
1 a 02
¨
Grasa
60%
72%
+12%
¨
Glucosa
25%
17%
-8%
¨
Proteína
15%
11%
-4%
¨
Contribución al gasto energético total
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GER= gasto energético en reposo; [EE]= error estándar.
Inmediatamente después de la lesión térmica, según se ha descrito ya, existe una disminución del consumo de oxígeno, la tolerancia a la glucosa y el gasto cardiaco, que son características de los estados del choque temprano. El consumo de oxígeno, la frecuencia respiratoria, la producción de dióxido de carbono, las frecuencia cardiaca, el gasto cardiaco y el catabolismo del glucógeno, la grasa corporal y la proteína corporal se incrementan en los primeros cinco días después de la quemadura hasta alcanzar una meseta que puede persistir incluso hasta el periodo de rehabilitación posquemadura. De todo lo anterior resulta obvio que, a diferencia de la inanición simple, el estado catabólico de la inanición aguda no puede revertirse por la sola nutrición. Durante la inanición aguda, los cambios en la composición corporal son más devastadores que aquéllos relacionados con la inanición simple. Con la retención de agua existe un incremento del peso corporal y aumenta el agua corporal total debido a la expansión del volumen de líquido extracelular. El contenido de agua intracelular disminuye conforme decrece la masa celular corporal. A medida que la condición subyacente mejora, sea sepsis o traumatismo, la diuresis mejora y de nueva cuenta se pierde peso corporal, lo que revela la caquexia subyacente debido a la pérdida tisular. Estas pérdidas en la proteína corporal tienen una estrecha correlación con los cambios de la función. En consecuencia, la función respiratoria y muscular decrece de forma precipitada después de una pérdida del 20% de la proteína corporal. La pérdida del 50% de la proteína corporal y del 95% de la grasa corporal marcan los límites de la supervivencia.
CONSECUENCIAS DE LA DESNUTRICIÓN Los efectos de la desnutrición sobre la función y estructura de los órganos pueden ser considerables. El corazón y el hígado pierden alrededor de 30% de su peso regular. Asimismo, se afectan el riñón, el bazo y el páncreas. Esta pérdida de la masa orgánica se relaciona con la alteración de la función orgánica. Esto puede ser una de las razones por las cuales los pacientes desnutridos tienen mayor riesgo de desarrollar complicaciones en el posoperatorio o durante su estancia hospitalaria. La desnutrición como factor de riesgo independiente tiene un efecto negativo sobre la tasa de cicatrización, las complicaciones, la morbimortalidad, la estancia hospitalaria, la función y la calidad de vida.
Cicatrización Desde hace varios años, la relación entre la desnutrición y el retardo de la cicatrización está bien documentada. Por lo tanto, los pacientes quirúrgicos adultos con desnutrición leve tienen una cicatrización de las heridas más lenta que los bien nutridos. De igual forma, los individuos con albúmina sérica menor de 3.5 g/dL y una pérdida de peso mayor de 5 kg en seis meses tienen una prevalencia de dehiscencia de la herida quirúrgica del 22% en comparación con los sujetos con concentraciones normales de albúmina y sin pérdida de peso, cuya prevalencia es de un
4% (p = 0.026). En este grupo de pacientes desnutridos, la estancia hospitalaria se incrementa de 11 ± 6 días a 25 ± 15 días, debido precisamente a la propia dehiscencia de la herida quirúrgica. De igual manera, en los pacientes hospitalizados por amputación de las extremidades inferiores, el 44% de los individuos desnutridos presenta un retardo notorio de la cicatrización, en comparación con el 94% de las personas con un estado nutricional adecuado. En pacientes con fracturas expuestas del miembro inferior, la cicatrización fue más rápida cuando el índice creatinina-talla fue normal a lo largo del curso del tratamiento y se retardó cuando los pacientes tuvieron cantidades bajas de albúmina sérica.
Capacidad funcional La capacidad funcional se relaciona de manera directa con la masa muscular. En personas sanas, la evaluación de la función muscular medida a través de dinamometría de la mano es directamente proporcional a su masa muscular. Los pacientes desnutridos presentan disminución de la masa muscular y por ende menor capacidad funcional. Un carencia proteínica mayor del 20% afecta la función y estructura pulmonares. De igual modo, se relaciona con una disminución de la masa muscular diafragmática y la ventilación voluntaria máxima, así como de la fuerza de los músculos respiratorios, lo que conduce a una alteración de la capacidad contráctil de los músculos respiratorios, y tiene como consecuencia fatiga respiratoria, expectoración y crecimiento bacteriano, por lo que existe una mayor incidencia de neumonía. Además de estas alteraciones, los pacientes con reservas muy agotadas pueden mostrar una reacción alterada a la hipoxia y la hipercapnia, una alteración en el patrón respiratorio y cambios morfológicos en el parénquima pulmonar, todo lo cual dificulta la desconexión del ventilador en comparación con los pacientes bien nutridos. Las alteraciones musculares de la desnutrición aparecen antes que los cambios antropométricos y bioquímicos. Por otro lado, la pérdida de músculo cardiaco resulta en una disminución del gasto cardiaco, bradicardia e hipotensión. La pérdida de volumen cardiaco es proporcional a la pérdida de peso corporal. Una disminución de la masa muscular cardiaca representa un descenso del 40% del volumen cardiaco. En personas con déficit grave puede desarrollarse falla circulatoria periférica, de tal forma que es posible la disminución del flujo sanguíneo renal y la tasa de filtración glomerular. Algunas deficiencias específicas como la de vitamina B12 pueden causar insuficiencia cardiaca y trastornos hidroelectrolíticos que pueden ocasionar trastornos del ritmo cardiaco, por ejemplo arritmias letales. En la desnutrición también existe una alteración de la función gastrointestinal. En términos generales, los colonocitos y los entericitos tienen un recambio rápido. El mayor estímulo para este proceso es la presencia de alimento en la luz intestinal. Durante el ayuno, lo mismo que después de largos periodos de nutrición parenteral total, las células de la mucosa se atrofian. Existe una
disminución del tamaño de las vellosidades y el tamaño y el número de las criptas intestinales. En pacientes con desnutrición grave se observa una alteración notable de la absorción de lípidos, disacáridos y glucosa. Existe también en este grupo de pacientes una disminución de la producción de secreciones gástricas, biliares y pancreáticas que agrava la malabsorción. Como resultado de estos cambios, los pacientes desnutrición grave tienen diarrea que empeora la condición nutricional. Tal gama de alteraciones de la función gastrointestinal da lugar a la aparición de cambios en la flora bacteriana que contribuyen a la malabsorción. La consecuencia final de estos sucesos es la alteración de la barrera intestinal, en especial durante el curso de una enfermedad crítica. Esto puede tener como consecuencia translocación bacteriana y falla orgánica múltiple. La pérdida notoria de peso altera la respuesta termogénica al frío y la inanición altera de forma adicional la respuesta vasoconstrictora, lo cual predispone al paciente a la hipotermia. Una caída de la temperatura basal de tan sólo 1 o 2 °C puede producir alteraciones de la función cognitiva, descoordinación, confusión y debilidad muscular, que pueden predisponer al paciente a sufrir algún daño por accidente, sobre todo si se trata de personas ancianas. La desnutrición, por otro lado, altera la inmunidad celular y la resistencia del huésped a la infección. La alteración primaria de la función inmunitaria que se observa durante el ayuno se relaciona con los linfocitos T y el sistema del complemento. Durante este proceso se agotan los linfocitos en el timo y éste se atrofia. Con la presencia de hipoalbuminemia se pueden observar cambios en el metabolismo de las citocinas, que consisten en particular en una depresión del metabolismo y actividad de las interleucinas, sobre todo de la interleucina 1 (IL-1). Esta alteración en la actividad de IL-1 parece relacionarse con el descenso de la tasa de proliferación de los linfocitos. Asimismo, la fagocitosis, la quimiotaxia y la destrucción intracelular de bacterias se encuentran alteradas como consecuencia de los defectos en el sistema de complemento. El paciente desnutrido es por tanto más susceptible a las infecciones.
Calidad de vida La valoración de los efectos de los tratamientos en las enfermedades crónicas ha cambiado para depender no sólo del tiempo de supervivencia sino también de la calidad de vida. La calidad de vida de una persona es el sentimiento personal en esferas como la fisiológica, psicológica, espiritual y social. El estado nutricional tiene una relación estrecha con la calidad de vida, que a su vez se vincula de forma directa con la rehabilitación del paciente después de sufrir una enfermedad grave o crónica. Por consiguiente, la persona desnutrida tiene una mala calidad de vida. Entre los pacientes quirúrgicos, aquéllos con un estado nutricional normal experimentan una sensación de bienestar en comparación con los sujetos desnutridos
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114 Endonutrición. Apoyo nutricio
Desnutrición y sus consecuencias 115 que tienen una más baja autoestima y carecen de una sensación de bienestar, además de que describen su calidad de vida como pobre. Cuando se instituye un régimen terapéutico nutrimental al menos por ocho semanas mediante complementación oral en pacientes desnutridos quirúrgicos, no sólo mejoran sus parámetros funcionales y nutrimentales sino que también se relaciona con una mayor calidad de vida y esto se acompaña de una menor incidencia de complicaciones posoperatorias.
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Morbilidad y mortalidad Debido las alteraciones funcionales y orgánicas ya mencionadas, los pacientes desnutridos presentan hasta 20 veces más complicaciones si se comparan con los bien nutridos. Hasta el 42% de los pacientes hospitalizados con desnutrición grave sufre complicaciones de consideración. Más aún, en individuos con desnutrición moderada la tasa de complicaciones se eleva al 9%. En personas con cáncer colorrectal, sometidas a operación abdominal, los pacientes desnutridos presentan una morbilidad del 52% en comparación con los bien nutridos que tienen una morbilidad del 31%. En el Estudio Brasileño de Desnutrición Hospitalaria (IBRANUTRI), los individuos desnutridos presentaron incidencia de complicaciones de 27%, mientras que los pacientes bien nutridos registraron una incidencia de 16.8%. La desnutrición también se ha relacionado con tasas más elevadas de mortalidad. En 4 380 adultos sometidos a una amplia variedad de procedimientos electivas, aquellos que experimentaron pérdida absoluta de peso mayor de 5 kg registraron una mortalidad 19 veces mayor que el resto del grupo. La hipoalbuminemia, resultante de la desnutrición, se relaciona también con mayores tasas de mortalidad posoperatoria. Los pacientes con niveles séricos de albúmina, inferiores a 2.5 g/dL, presentan en el posoperatorio tasas de mortalidad seis veces mayor que quienes registran niveles superiores a esa cifra. Los pacientes quirúrgicos de la unidad de cuidados intensivos, con cantidades reducidas de albúmina y bajo recuento total de linfocitos, muestran una tasa de mortalidad 4.5 veces mayor que la de los enfermos con albúmina y recuento linfocítico normal. En el IBRANUTRI, los sujetos desnutridos tuvieron una tasa de mortalidad tres veces superior a la de los pacientes bien nutridos (12.47 vs. 4.7%).
Estancia hospitalaria Los pacientes desnutridos experimentan estancias hospitalarias más prolongadas. En general, las personas con desnutrición permanecen hospitalizadas 7.5 días más que las bien nutridas. Los pacientes desnutridos con complicaciones están hospitalizados en promedio 20 días más
respecto de quienes se encuentran bien nutridos y sin complicaciones. En un grupo de individuos seleccionado al azar, sometidos a reemplazo valvular y revascularización cardiopulmonar, los desnutridos sufrieron prolongación de su estancia hospitalaria 59% mayor en comparación con los bien nutridos. Los desnutridos de esta muestra permanecieron hospitalizados en promedio 27 días, mientras que los bien nutridos egresaron del hospital 10 días antes, con un promedio de estancia de tan sólo 17 días. En realidad, los pacientes desnutridos pueden permanecer hospitalizados hasta un 100% más del tiempo que los pacientes bien nutridos. El estudio brasileño (IBRANUTRI) también evidenció que los sujetos desnutridos permanecieron en el hospital por un tiempo significativamente mayor que los bien nutridos (10.1 + 11.7 días vs. 6.7 ± 24.5 días).
Costos de la desnutrición El costo total de la atención en salud también se correlaciona con el estado nutricional. Esta conexión está claramente demostrada por la relación entre el estado nutricional y la duración de la estancia hospitalaria. Un estudio de más de 3 000 pacientes encontró que 40 a 60% de la ocupación día-cama hospitalaria en Estados Unidos corresponde a pacientes cuyos índices de salud sugieren riesgo nutricional. En estos índices están incluidos la disminución de las concentraciones de albúmina sérica, recuento linfocítico total, hemoglobina y hematócrito, así como la pérdida absoluta de peso mayor de 5 kg, presencia de vómito y diarrea, e incapacidad para comer por más de tres días. De acuerdo con Reilly y colaboradores, quienes estudiaron en forma retrospectiva los costos de tratamiento de 771 individuos, el 59% de los pacientes de medicina general y el 48% de los enfermos quirúrgicos estaban desnutridos. Los pacientes desnutridos tuvieron una mayor estancia intrahospitalaria, con costos adicionales de 50% y cargos de 100% por persona. Las complicaciones en todos los sujetos elevaron los costos. Estos costos pueden evaluarse en relación con los costos establecidos del apoyo nutrimental: (Y) por día y (Y x 5) por día para alimentación enteral. Por consiguiente, el diagnóstico del estado nutricional a través de la valoración nutricional de cada paciente debe ser parte fundamental del ejercicio médico, como lo es auscultar el corazón u obtener análisis de orina. La valoración sistemática del estado nutricional contribuye a identificar a pacientes desnutridos o en riesgo de serlo. La identificación con intervención temprana puede ayudar a evitar mayores problemas de morbilidad relacionados con el estado nutricional deficiente. En virtud de la alta prevalencia de la desnutrición en los hospitales, el estado nutricional de los pacientes debe ser una consideración primordial para todos los médicos.
116 Endonutrición. Apoyo nutricio
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Capítulo 10
Evaluación del estado nutrimental
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José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso María del Carmen Mondragón Rodarte
La desnutrición se ha identificado como un problema común en el ámbito hospitalario que incrementa los costos de la atención médica. Muchos estudios han demostrado que, en comparación con los pacientes bien nutridos, los individuos desnutridos tienen estancias hospitalarias más prolongadas, una cicatrización más lenta, más complicaciones y un aumento notorio de la morbimortalidad. Los servicios nutricionales como los programas de vigilancia y valoración pueden mejorar los resultados en salud y reducir los costos para muchos pacientes. La capacidad para identificar de una manera eficiente y efectiva a las personas que requieren tratamiento nutrimental (a través de procesos de vigilancia y valoración) es esencial para la práctica del apoyo nutrimental. Estos procesos también son fundamentales para precisar el momento clínico más adecuado para iniciar el apoyo nutrimental y establecer la vía más apropiada para la administración de los nutrimentos. La posibilidad de utilizar la evaluación nutricional para predecir los resultados clínicos puede ser problemática en virtud de la interacción entre la desnutrición y otros factores que pueden influir en los resultados, y puede dificultar aislar la contribución putativa de la desnutrición por sí sola. Por ejemplo, la enfermedad y el traumatismo pueden afectar el metabolismo tisular y acelerar la pérdida de la masa y la función tisular. La ingestión inadecuada de energía y proteínas puede conducir a alteraciones del metabolismo intermedio, la función tisular y la composición corporal. Por lo tanto, la presencia de “desnutrición” puede contribuir a un resultado clínico pobre o tan sólo puede relacionarse con un resultado clínico malo, si la enfermedad por sí sola afecta los marcadores del estado nutricional. La mayor parte de las técnicas de valoración nutricional se basa en su capacidad para predecir los resultados clínicos. Sin embargo, la validez de estas técnicas para determinar el riesgo nutricional no se ha probado en realidad. La valoración del estado nutricional del paciente hospitalizado es parte esencial de los programas de
intervención alimentaria, nutrimental y metabólica. Los indicadores utilizados con regularidad pueden obtenerse de forma exacta y precisa, y posibilitan la vigilancia del progreso del tratamiento nutrimental. No obstante, la interpretación correcta de los indicadores depende del contexto en que se empleen: pacientes con enfermedades crónicas no transmisibles, sujetos en espera de someterse a una operación electiva, individuos críticos, sépticos, entre otros.
EVALUACIÓN NUTRICIONAL COMPRENSIVA La evaluación nutricional es un ejercicio clínico (es decir, se lleva a cabo en la cabecera del enfermo) en el que se reúnen indicadores de diversos tipos (antropométricos, bioquímicos, inmunológicos) con propósitos de diagnóstico, pronóstico y vigilancia. El fin último de la evaluación nutricional es conocer en el plano orgánico el estado de la composición corporal del paciente. Cualquiera que sea la forma en que la desnutrición afecte a los compartimientos corporales del individuo, es necesario: a) conocer el estado actual de éstos, de mayor interés: grasa, músculo y vísceras; b) establecer el grado en que los compartimientos se encuentran afectados; y c) precisar el grado y el tipo de desnutrición. Completada la fase diagnóstica se requiere establecer juicios sobre la probable evolución del paciente, de cara a la intervención médico-quirúrgica, cuando no se inicia un esquema de apoyo nutrimental. En consecuencia, es esencial precisar: a) cuál es el riesgo del paciente de complicarse después de una intervención medico-quirúrgica de complejidad variable si no se corrigen los problemas nutrimentales existentes y b) cuál es el riesgo de fallecer si se complica como consecuencia de la terapéutica médicoquirúrgica.
119
120 Endonutrición. Apoyo nutricio
1. ¿Está el paciente desnutrido? 2. ¿La desnutrición afecta el compartimiento proteínico visceral? 3. ¿El enfermo se beneficiaría de un esquema de apoyo nutrimental? 4. ¿Puede el sujeto complicarse? 5. ¿Puede el paciente fallecer? 6. Una vez instituido el esquema de apoyo nutrimental, ¿se observan signos de recuperación nutricional? Por lo tanto, la valoración nutricional es un abordaje comprensivo del estado nutricional que utiliza la historia clínica, nutricional y farmacológica, la exploración física, la antropometría, las pruebas de laboratorio y el juicio clínico. No se ha identificado todavía un grupo de variables del estado nutricional que se correlacione con los resultados clínicos del paciente. Una valoración nutricional comprensiva incluye los antecedentes de los patrones dietéticos del paciente, restricciones dietéticas, cambios en el peso corporal y cualquier tipo de influencia en la ingestión o absorción de los nutrimentos; valoración física de la composición corporal, estado de los líquidos corporales y signos y síntomas de las deficiencias nutrimentales; pruebas bioquímicas, como la albúmina sérica, la prealbúmina y la transferrina, análisis de la composición corporal, dinamometría de la mano, y pruebas cutáneas de hipersensibilidad tardía.
Historia clínica Es necesario hacer una revisión exhaustiva del expediente clínico para evaluar factores que puedan afectar el estado nutricional del individuo. Esta valoración debe incluir las enfermedades agudas y crónicas, deficiencias nutrimentales existentes, fármacos (laxantes, analgésicos, esteroides, otros), aspectos psicosociales (alcoholismo, tabaquismo, estado socioeconómico), procedimientos diagnósticos, operaciones y otros tratamientos (quimioterapia, radioterapia, inmunosupresión), que puedan tener un efecto negativo sobre el estado nutricional e incrementar los requerimientos nutrimentales o causar malabsorción. Se debe prestar atención al estado de la enfermedad actual, la duración de ésta y la presencia de síntomas gastrointestinales, como náusea, vómito y diarrea. Una vez analizado el expediente clínico del paciente es recomendable entrevistarse de forma breve con cualquier persona familiarizada con los antecedentes dietéticos del sujeto. Por ejemplo, una tendencia a la pérdida no intencional de peso antes
del ingreso, incluso en el paciente obeso, es un indicio importante que indica un consumo nutrimental subóptimo. Por otro lado, un sujeto delgado puede parecer desnutrido, pero es posible que su peso haya sido siempre inferior al ideal para su talla. En la historia clínica deben también tomarse en consideración las restricciones dietéticas, los problemas con la dentición, la absorción y el apetito.
Exploración física La exploración física enfocada en la nutrición puede ser de utilidad para confirmar la sospecha de deficiencias nutrimentales. El médico debe buscar signos de desgaste muscular, pérdida de la grasa subcutánea o retardo de la cicatrización. Las alteraciones en la integridad de la piel y otros datos objetivos indican una deficiencia nutrimental o desnutrición. La exploración física se debe efectuar mediante un abordaje de la “cabeza a los pies” para posibilitar un proceso lógico y secuencial de cada sistema. Hay que recordar que la exploración física es un proceso que reúne información que después se relaciona con otros datos recolectados para completar la valoración nutricional y el proceso de atención médica. Los hallazgos sin nexo con la nutrición deben también considerarse al momento de realizar esta revisión, con la finalidad de diferenciar los procesos médicos de los no médicos que puedan ser aparentes en el cuerpo. El cuadro 10-1 muestra una revisión de la exploración física enfocada en la nutrición, las técnicas aplicadas en este estudio y los hallazgos posibles relacionados con el estado metabólico o nutricional del enfermo.
Antecedentes nutricionales En una valoración nutricional comprensiva y completa se debe registrar la información relativa a la salud general del paciente, sus patrones de alimentación y hábitos alimentarios, incluidos los cambios en su consumo, apetito, peso, función intestinal y grado de actividad física. Este tipo de preguntas debe incorporarse de manera sistemática a la historia clínica. Por ejemplo, cuando el clínico interroga al paciente sobre los fármacos que ingiere se puede aprovechar para preguntarle si consume algún tipo de complementos vitamínicos o nutrimentales. En el cuadro 10-2 aparecen diversos métodos para obtener un historial dietético y se presentan los principales componentes de los antecedentes nutricionales.
Antecedentes sociales La información relativa a los antecedentes sociales del paciente puede proporcionar algunos indicios sobre los mecanismos de apoyo social del paciente, sus actividades diarias, persona que compra o prepara los alimentos, nivel económico, recursos disponibles y mecanismos que generan estrés y la forma de controlarlo.
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Una vez instituido el esquema de apoyo nutrimental, debe conocerse en qué medida ocurre la restitución de los compartimientos corporales considerados como esenciales para asegurar el éxito de la acción médicoquirúrgica pendiente. La vigilancia nutricional debe servir de mecanismo de retroalimentación para la introducción de cambios en el esquema de apoyo nutrimental si el enfermo no reaccionara de la manera apropiada. Se espera que una valoración nutricional responda a las preguntas siguientes:
Evaluación del estado nutricional 121 Cuadro 10-1. Un esbozo de la exploración física enfocada en la introducción Este cuadro no pretende ser una lista completa de causas acerca del estado de nutrición, ni de sus signos o síntomas físicos. Sirve sólo de ejemplo, y puede ser necesario modificarlo de acuerdo con el juicio clínico Sistema
Exploración física dirigida
Lo que puede revelar el examen respecto al estado nutricional y metabólico
Ejemplos de hallazgos similares de origen no nutricional
Inspección general
Usando inspección: peso corporal para talla, estado de alerta, atrofia muscular, gasto de reserva de grasa, coordinación, lenguaje, crecimiento, movimientos corporales
Déficit de calorías y proteínas, capacidad Trastornos endocrinos, osteogénicos, para alimentarse en forma independien- cambios menopáusicos te, o grado de deficiencia de vitaminas, minerales u oligoelementos
Signos vitales
Temperatura
Temperatura aumentada –aumento en Los signos vitales reflejan una enferrequerimientos energéticos y líquidos medad importante o factores de ésta, y la nutrición previene o disminuye la gravedad
Respiraciones
Aumenta frecuencia, trabajo de parto intenso –influyen en los requerimientos de calorías y proteínas junto con la cantidad de nutrimentos comidos en una vez y tipo de nutrimentos (p. ej., calóricamente densos)
Pulso
Frecuencia cardiaca aumenta con anemia
Presión sanguínea
Modificación de la dieta tal como cálculo Pérdida sanguínea, insuficiencia cardiadel sodio por presión sanguínea alta; la ca e infarto, ritmo cardiaco irregular y deshidratación baja la presión sanguínea ciertos medicamentos bajan la presión sanguínea
Inspección y palpación: Color
Palidez –deficiciencia de hierro, folato o B12
Lesiones, pigmentación
Dermatitis – deficiencia de ácidos grasos Reacciones de hipersensibilidad, enferesenciales, cinc, niacina, o riboflavina medades del tejido conectivo, quemaduras, enfermedad de Addison
Piel
Dermatitis pelagroide – niacina triptófano
Aumenta con hipertiroidismo, temperatura aumentada, ansiedad, dolor, ejercicio, disminuye con medicamentos, con sueño, descanso, enfermedad cardiaca orgánica, hipotiroidismo y medicamentos
Pigmentación dérmica, de enfermedades la médula ósea, hemorragia, ingestión de arsénico, esteroides, bajo volumen, baja perfusión
Quemaduras térmicas, solares; enfermedad de Addison, psoriasis
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Dermatitis teñida – áreas hiperpigmentadas en muslos, caderas – proteínas Petequias, equimosis
Deficiencia de vitaminas C y K, traumatismo, enfermedad hepática, enfermedad de Cushing
Trastornos hematológicos, alteraciones de la coagulación
Grado de curación de heridas, úlceras por presión
Mala cicatrización de heridas – deficiencia de cinc, vitamina C
Diabetes, uso de esteroides, SIDA, enfermedad maligna
Humedad, turgencia
Mala turgencia de piel – mal estado de Insuficiencia cardiaca, enfermedad renal, hidratación, el sudor puede influir en la enfermedad hepática temperatura y en la hidratación. Edema – generalizado (anasarca) con acumulación de suero en el tejido conectivo
Textura
Descamación, resequedad – deficiencia de vitamina A y ácidos grasos, pequeños nódulos en codos o párpados en aquellos con colesterol alto
Temperatura
El calor modifica la temperatura y, por ende, líquidos y energía; el frío influye sobre la temperatura y los requerimientos energéticos
Hipotiroidismo, dermatitis, higiene, uremia, psoriasis, factores ambientales, envejecimiento
122 Endonutrición. Apoyo nutricio Cuadro 10-1. Un esbozo de la exploración física enfocada en la introducción (continuación) Sistema
Uñas
Exploración física dirigida
Lo que puede revelar el examen respecto al estado nutricional y metabólico
Ejemplos de hallazgos similares de origen no nutricional
Vea y palpe: Forma, color, contorno del ángulo, lesiones
Forma de cuchara (coiloniquia) – definiciones de hierro
EPOC, enfermedad cardiaca, estenosis aórtica
Sin brillo –faltan proteínas
Infección, lupus eritematoso sistémico congénito
Moteadas, pálidos, opacas vitamina A, C Cuero cabelludo
Vea y palpe: Forma y simetría, masas
Reblandecimiento o craneotabes – deficiencia de vitamina C. Fontanela anterior abierta (se cierra por lo general a los 18 meses de edad)
Hidrocefalia
Distribución del cabello, color y textura
Ralo, falta de brillo, escaso – deficiencia Efectos químicos, hipotiroidismo, quide proteínas, hierro, cinc, o ácidos grasos mioterapia, psicoriasis, teñido esenciales Se arranca con facilidad – deficiencia de proteínas Bandas alternas claro y oscuro en niños Cabello químicamente procesado o jóvenes (signo de la bandera) – deficien- decolorado cia de proteínas
Vea y palpe: Forma y simetría
Puede influir al comer si hay masas Véase valoración de piel presentes Cara de luna llena – deficiencia proteínico-calórica Atrofia temporal bilateral – deficiencia proteínas-calóricas
Color, temperatura, lesiones, textura
Revise valoración de piel palidez – defi- Se afecta por lo general por disfunción o ciencia de hierro, folato o B12 enfermedad neuromotora
Nervios craneales (NC) (es parte del examen neurológico, pero es más práctico en este punto)
La afectación de los NC no es por lo general una causa directa de deficiencia, pero una vez dañados afectan el estado de nutrición
NC V (trigémino) – valore músculos de la masticación – que apriete los dientes y sienta los músculos maseteros y temporales
Controla los músculos principales de la Desorden nerumuscular; parálisis masticación; observe asimetría en los movimientos de la mandíbula o dolor al apretar los dientes
NC VII (facial) – que suba las cejas, ceño, sonría, muestre dientes superiores e inferiores
Debilidad, la asimetría afecta la masticación o retener alimentos
NC IX (glosofaríngeo), reflejo nauseoso
Inerva músculos de la garganta, inerva las glándulas parótidas que secretan saliva para ayudar a la digestión, y estimula el 1/3 posterior de la lengua con gusto y tacto
NC X (vago) – roce la parte posterior de la garganta – reflejo nauseoso, que diga “ahh” para ver el movimiento del paladar blando y faringe, valore la calidad de la voz
Inerva la garganta para permitir el movi- Tumor del tallo cerebral, lesión del miento y deglución, peristalsis intestinal cuello, de nervio craneal, debilidad de al digerir nutrimentos; note cualquier cuerda vocal signo de disfagia, regurgitación de líquidos por la nariz (es importante notar el reflejo nauseoso y si es necesario colocar sonda para evitar aspiración)
NC XI (accesorio) – que suba los hombros y mueva la barbilla a la derecha e izquierda contra resistencia
Mueve a los músculos trapecio y esternocleidomastoideo
Parálisis de Bell, parálisis
Lesión en cuello, tortícolis
NC XII (hipogloso) – prueba para que El movimiento de la lengua o su alinea- Lesiones de neurona motora inferior, ponga dura la lengua y la mueva de ción inadecuada pueden influir en la lesiones bilaterales de neurona motora lado a lado masticación superior Ojos
Vea y palpe: Ajuste a la oscuridad
Ceguera nocturna, deficiencia de vitamina A
Degeneración retiniana, poscoagulación de retina, cansancio fotónico (todo en sol brillante; efecto a corto plazo), glaucoma avanzado
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Cara (general)
Evaluación del estado nutricional 123 Cuadro 10-1. Un esbozo de la exploración física enfocada en la introducción (continuación) Sistema
Ojos (continua)
Exploración física dirigida
Cualquier alteración de la visión
Lo que puede revelar el examen respecto al estado nutricional y metabólico Afecta habilidad para comprar, cocinar, comer, etc.
Color y textura de la piel, fisuras, cejas, Ángulos palpebrales fisurados y enrojepárpados cidos (palpebritis angular) – deficiencia de riboflavina, niacina depósitos en anillo de colesterol secos grises, amarillentos o blancos alrededor de los bordes del ojo
Nariz
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Cavidad oral: Labios
Ejemplos de hallazgos similares de origen no nutricional
Infección, objetos extraños, reacciones alérgicas, dermatitis seborreica
Escleróticas
Manchas cotonosas en ojos (manchas de Pterigión, enfermedad de Gaucher Bitot) – deficiencia de vitamina A Apariencia seca, áspera – deficiencia de vitamina A Químico, ambiental Palidez – deficiencia de hierro, folato o B12
Conjuntivas
Apariencia seca interna de los párpados (xerosis conjuntival) – deficiencia de vitamina A
Córneas
Lechosa u opaca (xerosis corneal) – defi- Descarte cataratas u otra afección ciencia de vitamina A Reblandecimiento (queratomalacia) – deficiencia de vitamina A
Químico ambiental
Vea y palpe estructuras internas y Influye en la coloración de sondas nasales externas: si hay pólipos, obstrucción, cirugía previa. Forma, tabique, narinas, mucosa, flujo Se debe buscar también enrojecimiento del orificio sinusal. Tamaño de la narina para usar al insertar el tubo (puede escoger uno más grande) Piel
Descamación, grasa, con material gris o amarillento alrededor de las narinas (seborrea nasolabial) – deficiencia de riboflavina, niacina, piridoxina
NC I (olfatorio)
Identifique los olores que influyen para la alimentación – los olores agradables estimulan el apetito
Vea y palpe: color, temperatura, textura, fisuras, lesiones, simetría
Mucosa
Fisuras bilaterales, enrojecimiento de labios (estomatitis angular) – deficiencia de riboflavina, niacina, fisuras verticales de los labios (queilosis) – deficiencia de riboflavina, niacina
Dentadura floja, herpes, sífilis
Palidez – deficiencia de hierro, B 12 o folato Seca – hidratación Fisuras – deficiencia de vitamina C
Efectos colaterales de medicamentos
SIDA (sarcoma de Kaposi) exposición ambiental
Inflamación general – deficiencia de Infección, traumatismo, sequedad con complejo B, Fe, C envejecimiento, trastornos autoinmunes, terapia oncológica, irritantes, terapia medicamentosa Lengua
Vea y palpe: Color
Color magenta – deficiencia de riboflavi- Enfermedad de Crohn, infección con na, color rojizo y sobrecrecimiento micótico Tacto atrofiado – deficiencia de niacina, folato, hierro, B12
Textura, humedad, lesiones, simetría
Pérdida, alisamiento de papilas – deficiencia de folacina, niacina, hierro, riboflavina, B12
Gusto distorsionado (disgeusia), dismi- Deficiencia de cinc nución del gusto (hipogeusia)
Terapia oncológica, envejecimiento, sequedad de boca, influenza, medicamentos múltiples, diabetes mellitus
124 Endonutrición. Apoyo nutricio Cuadro 10-1. Un esbozo de la exploración física enfocada en la introducción (continuación)
Dientes
Encías
Cuello
Exploración física dirigida
Vea y palpe: Estado de reparación, ausentes, dentadura, color
Vea y palpe: Lesiones, integridad
Lo que puede revelar el examen respecto al estado nutricional y metabólico
Ejemplos de hallazgos similares de origen no nutricional
Sin ruidos/hiperactividad – influye sobre Traumatismo, sífilis, envejecimiento, la decisión sobre la vía para alimentación mala higiene dental, dentaduras mal hechas Caries abundantes – exceso de azúcar
Trastornos para comer, xerostomía, radiación, mala higiene dental
Placas blancas o cafés (moteado) – exceso de flúor
Hipoplasia o erosión del esmalte
Esponjosa, hemorragia – deficiencia de Fenitoína y otros medicamentos, mala vitamina C higiene, linfoma, policitemia, trombocitopenia
Humedad
Secas – hidratación
Color
Pálidas – deficiencia de hierro
Vea y palpe: Apariencia vascular
Distensión venosa – hidratación (sobrecarga)
Ángulo de movimiento
Habilidad para coordinar el mecanismo para comer
Enfermedad
Simetría, estructuras de la línea media Tiroides agrandada – deficiencia de yodo (tráquea, tiroides)
Cáncer, alergia, frío, infección
Glándula parótida
Localización anterior al lóbulo auricular – hipertrofia bilateral – deficiencia de proteínas o bulimia
Quistes, tumores, hipertensión
Tórax y pulmones: Tórax (general)
Vea y palpe: Músculos y grasa, uso de músculos accesorios (uso de músculos abdominales, músculos de entre las costillas, y algunos del cuello, además de diafragma)
Esqueleto prominente con atrofia muscular y grasa – depleción de calorías y proteínas, disminución masa y fuerza muscular con depleción de calorías y proteínas
Pulmones
Al valorar esta región también note Se deben valorar para asegurarse que el cualquier implemento para acceso acceso al implemento está intacto, sin vascular presente enrojecimiento, drenaje o hinchazón, de manera que la terapia de nutrición continúe sin ningún riesgo de complicaciones Vea y palpe: Frecuencia y profundidad de la respiración
Cardiovascular
El trabajo de parto prolongado requiere gasto energético frote (se valora haciendo que la paciente diga “99” y se puede sentir la vibración, que disminuye cuando el líquido llena el espacio y el volumen en pleura)
Percuta: Pared del tórax
Valore las colecciones líquidas
Ausculte: Sonidos respiratorios
Los sonidos respiratorios anormales, como los estertores, se presentan ante sobrecarga líquida, el roncus también incrementa el trabajo respiratorio y se presenta cuando hay líquido en la vía respiratoria
Vea y palpe: Distensión de venas de cuello, el edema Distensión de las venas del cuello, influye en el estado de los líquidos edema
Edema localizado – resulta por acumulación de líquido intersticial, que puede ocurrir en desnutrición proteínica y se cree resulta por disminución en la presión coloidal venosa por nivel bajo de albúmina sérica (< 2.5 mg/dL)
Normalmente las causas no son de nutrición, pero influyen en la terapia de nutrición: el estado de los líquidos puede influenciar en el requerimiento de éstos y el régimen nutrimental, tal como la nutrición parenteral
El edema puede ser sistémico o localizado: las causas sistémicas incluyen insuficiencia cardiaca, hipoalbuminemia, retención de agua y sal; las locales incluyen estasis venosa, linfática o posición estática prolongada
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Sistema
Evaluación del estado nutricional 125 Cuadro 10-1. Un esbozo de la exploración física enfocada en la introducción (continuación) Sistema
Cardiovascular (continuación)
Exploración física dirigida
Ritmo, frecuencia
Lo que puede revelar el examen respecto al estado nutricional y metabólico El ritmo irregular puede tener relación con exceso o deficiencia de potasio, deficiencia de calcio, deficiencia o exceso de magnesio, deficiencia de fósforo
Ejemplos de hallazgos similares de origen no nutricional Trastornos o influencia cardiovascular
Aumento en la frecuencia (taquicardia) – Enfermedad cardiaca orgánica, enfermetiamina, líquidos (deshidratación) dad pulmonar crónica grave, insuficiencia respiratoria, toxicidad por drogas, exceso de ingestión de alcohol Ausculte: Frecuencia, sonidos
Abdomen
Vea: Color, contorno
Presencia de S3 (con edema, disnea, estertores gruesos que no aparecen con la tos) – exceso de líquidos Apariencia escafoide – pérdida de grasa subcutánea –, deprivación calórica Abultado o protuberante – distensión por gas, obesidad Embarazo Abombado, con piel tensa, venas finas visibles, eversión umbilical (ascitis) – líquido, aspectos relacionados con sodio
Desarrollo muscular
Mal tono muscular o atrofia – poca acti- Posparto, disfunción neuromuscular, vidad o depleción nutricional cirugía
Textura
Véase valoración de la piel
Heridas
Mala cicatrización de heridas – proteínas y calorías inadecuadas, depleción de vitamina C o cinc
Implementos para nutrimentos, estomas Se deben valorar los implementos para la nutrición y estomas – deben estar intactos, sin drenaje, eritema, olor, ni hinchazón. La piel que los rodea deberá ser normal
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Ausculte: Ruidos intestinales
Sin ruidos/hiperactividad – influye sobre la decisión sobre la vida para alimentación
Obstrucción intestinal, cirugía previa, lesión por traumatismo, u otras enfermedades de intestino, peritonitis o íleo paralítico
Percuta: Timpanismo
Gastroenteritis Hiperactividad – influye sobre el tipo de timpanismo obstrucción temprana vía para la alimentación, e incluso sobre sustrato enteral, si existe diarrea
Percuta: Timpanismo, matidez, densidad del contenido abdominal, vísceras sólidas (requiere práctica para adquirir esta habilidad)
Debe existir timpanismo, debido a que Enfermedad neoplásica, cirrosis, infecel aire intestinal sube al estar en posición ción, trastornos hematológicos, SIDA, supina anemia megaloblástica Revise el hígado, órgano sólido que debe producir un sonido mate (combine una palpación para detectar hepatomegalia) – deficiencia de proteínas
Palpe: Tibio al tacto, como el resto del cuerpo Nota: desde el punto de vista nutricioTextura, temperatura, órganos expecífi- – temperatura que incrementa requeri- nal, si el paciente se queja de cualquier cos como hígado mientos de calorías y líquidos molestia o dolor, entonces se debe hacer percusión o palpación sólo por el médico tratante Riñones
Musculoesquelético
Inspeccione: Color y claridad
Orina oscura concentrada – podría ser un signo de deshidratación orina clara diluida – podría ser un signo de sobrehidratación
Inspeccione: Craneotabes (< 1 año de edad), reblanTamaño, forma, simetría, deformidad, decimiento del área parietal y occipital movimientos involuntarios – deficiencia de vitamina D
Infección, sepsis, hematuria Diabetes insípida
126 Endonutrición. Apoyo nutricio Cuadro 10-1. Un esbozo de la exploración física enfocada en la introducción (continuación) Sistema
Musculoesquelético (continuación)
Exploración física dirigida
Lo que puede revelar el examen respecto al estado nutricional y metabólico
Inspeccione y palpe: Fuerza de movimientos de cabeza y cuello, brazos, dedos, muñecas, codos, y hombros, arco de movimiento, líquidos, hinchazón, y pulsos
Protuberancia parietal o frontal (niños), hinchazón o engrosamiento de la frente y los lados de la cabeza – deficiencia de vitamina D Fontanela anterior abierta (> 18 meses de edad) – deficiencia de vitamina D, la incapacidad de flexionar, extender y rotar el cuello influye en la nutrición al interferir con la habilidad para nutrirse o hacer contacto mano-boca Atrofia grasa y muscular en las regiones temporales, tórax, músculo deltoides, de la mano, disminución en el ángulo de movimiento, edema, trastorno en el movimiento de articulaciones, u otros de las extremidades superiores – deprivación de calorías y proteínas Articulaciones hinchadas dolorosas – deficiencia de vitamina C Epífisi en la muñeca – deficiencia de vitaminas C o D
Ejemplos de hallazgos similares de origen no nutricional
Distrofia muscular, trombosis de venas profundas, artritis, enfermedades malignas, disfunción renal, disfunción hepática, traumatismo, osteomalacia, hipertiroidismo Enfermedad del tejido conectivo Traumatismo, deformidad o causas congénitas
Epífisis en la muñeca – deficiencia de vitaminas C o D Valore el arco de movimiento de las extremidades superiores y la habilidad para nutrirse Independientemente coordinación mano-boca valore manipulación con los dedos para tomar objetos para nutrirse
Nerulógico
Atrofia muscular en caderas, músculo gastrocnemio, esqueleto óseo prominente – deficiencia de calorías y proteínas; también puede ser deficiencia de tiamina, deficiencia de vitamina C, fósforo, calcio, raquitismo, Rodillas arqueadas – deficiencia vitamina D, calcio y fósforo – vitamina D (indoloro), vitamina C (doloroso) hinchazón, Articulaciones dolorosas – vitamina C Enanismo – cinc
Traumatismo, deformidad congénita, enfermedad renal, trombosis venosa profunda, artritis crónica, insuficiencia renal, tumor pituitario, hipopituitarismo idiopático, deficiencia de hormona de crecimiento
Inspeccione: Estado de alerta, orientación, habilida- Nervios craneales (véase cara), debilidad des motoras finas y gruesas (en conjunto muscular (extremidades inferiores) – decon sistema musculoesquelético), pares- ficiencia de tiamina tesias, temblores, debilidad, demencia, coordinación, reflejos Pruebas: Estado de alerta: conversación general y hacer preguntas básicas como tiempo, fecha, año, nombre, familia Tono muscular: sentir la resistencia muscular al estiramiento pasivo, como tomar la mano del paciente y mientras se reflexiona el codo se extienden los dedos del enfermo, y se mueve el hombro. Para las piernas, soporte el muslo del paciente con una mano, tome el pie con la otra, y flexione y extienda rodillas y tobillos
Confusión, irritabilidad, apatía – pro- Enfermedad de Lyme, polineuropatía de la diabetes mellitus, enfermedad vascular teínas neuropatía periférica, deficiencia de del colágeno tiamina B6, B12
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Inspeccione y palpe: En las piernas fuerza y edema, distribución del pelo, pulsos
Evaluación del estado nutricional 127 Cuadro 10-1. Un esbozo de la exploración física enfocada en la introducción (continuación) Sistema
Nerulógico (continuación)
Exploración física dirigida
Lo que puede revelar el examen respecto al estado nutricional y metabólico
Ejemplos de hallazgos similares de origen no nutricional
Fuerza muscular: que el paciente coloque las manos contra las suyas y presione tan fuerte como pueda; para las extremidades inferiores que coloque un pie y luego el otro contra su mano y presione Coordinación: dedo- nariz y dedo-boca, e inclusive llevar utensilios para comer hacia la boca Reflejos: detecte trastornos del sistema nervioso central usando un martillo para reflejos, con el extremo puntiagudo para golpear áreas pequeñas y el otro lado para las más grandes (patelar o braquiorradial) Reflejos a probar – bíceps, tríceps, braquiorradial, abdominal, patelar, tobillo y plantar (graduados 0 a 4+)
Disminuye el sentido de la vibración, Hipotiroidismo, sarcoidosis, amiloidosis, pérdida del sentido de la posición, pér- uremia, enfermedades malignas dida bilateral de movimientos de tobillo o rodilla, tiamina B12 Reflejos hiperactivos – hipocalcemia Reflejos hipoactivos – hipocalcemia Reflejos hipoactivos Aquiles y patelar – tiamina B12
Tétanos, enfermedad de neurona motora superior Trastornos neurológicos Trastornos neurológicos
Trastornos neurológicos, alcalosis resTetania – labios, lengua, dedos, pies, piratoria dolor muscular generalizado, Espasmo – deficiencia de calcio, vitamina D, o magnesio Trombosis venosa profunda, neuropatía Hipersensibilidad bilateral de las panto- periférica de otras causas Traumatismo craneal, paro cardiaco, rrillas – deficiencia de tiamina hemorragia cerebral, tumor cerebral, Demencia – niacina B12 enfermedades cerebrales degenerativas
Antecedentes farmacológicos
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La revisión de los antecedentes farmacológicos utilizados por el paciente debe identificar el uso reciente de esteroides, agentes inmunosupresores, quimioterapia, anticonCuadro 10-2. Componentes de una historia nutricional • Cambios en el peso • Apetito • Nivel de saciedad • Cambios en el gusto/aversiones • Náusea/vómito • Hábitos intestinales: diarrea, estreñimiento, esteatorrea • Abuso del alcohol o drogas • Capacidad para masticar/deglutir • Dolor al comer • Enfermedad de larga evolución y uso de los nutrimentos • Resección quirúrgica o enfermedad del tubo GI • Historia de la dieta: patrón de alimentación • Restricciones dietéticas • Uso de vitaminas/minerales u otros suplementos nutrimentales • Alergias/intolerancia a alimentos • Medicamentos • Nivel de actividad/ejercicio • Capacidad para asegurarse y preparar los alimentos Reproducido con autorización de: Barendregt K, Soeters P. Stress Starvation. En: Sobotka L. Basic in Clinical Nutrition, 2nd Edition. Praga, Czech Republic: Galén, 2000.
vulsivos y anticonceptivos orales. Todos estos compuestos pueden afectar en grado considerable el estado nutricional. Asimismo, esta información puede ser útil para evaluar una posible interacción fármaco-nutrimento que pueda comprometer al final la salud nutricional.
Plan de atención/tratamiento Toda la información obtenida en las diferentes facetas de la valoración nutricional debe incorporarse al plan de tratamiento y atención del individuo. En este plan de atención y tratamiento se deben coordinar muchas áreas, como las interconsultas necesarias, pruebas, tratamientos específicos, fármacos, valoración/vigilancia del paciente, educación, actividades y plan de egreso. El abordaje multidisciplinario es esencial en este proceso.
Peso corporal y antecedentes ponderales Un componente de toda valoración nutricional es la valoración del peso corporal y los cambios recientes en él. De igual forma, el peso corporal es uno de los mejores parámetros generales para establecer el diagnóstico de
128 Endonutrición. Apoyo nutricio desnutrición. Los métodos más utilizados para determinar el peso corporal ideal (PI) son el de Hamwi y el de Devine: Varones: 48.1 kg + 2.7 kg por cada 2.5 cm arriba de 1.50 m Mujeres: 45.4 kg + 2.3 kg por cada 2.5 cm arriba de 1.50 m
Devine:
Varones: 50 kg + 2.3 kg por cada 2.5 cm arriba de 1.50 m Mujeres: 45.5 kg + 2.3 kg por cada 2.5 cm arriba de 1.50 m
8%
50%
5%
El peso corporal actual se compara por lo general con el PI, para la talla del paciente, con el fin de establecer de una manera general el hábito corporal del paciente respecto del hábito corporal normal. El peso actual también se valora en relación con el peso habitual del sujeto. Al evaluar esta diferencia es importante considerar los cambios en los líquidos corporales que puedan afectar el peso actual del individuo o incluso el propio peso habitual. En caso de que el paciente sufriera con anterioridad la amputación de algún miembro, el peso corporal ideal debe ajustarse sin perder de vista la extremidad faltante de acuerdo con la siguiente fórmula: Peso ideal estimado =
1.6%
0.7% 10.1%
16%
[(100 – porcentaje de la amputación) /100] x PI para la talla original
En la figura 10-1 se especifica el porcentaje del peso corporal al que contribuye cada una de las extremidades. Una pérdida real del 10% del peso corporal en un lapso de seis meses, o del 5% en un mes, se considera como significativa (cuadro 10-3) y se relaciona con un incremento del riesgo de complicaciones posoperatorias. Se debe tomar en cuenta la pérdida no intencional del peso corporal, en particular en personas ancianas, ya que el riesgo de muerte se incrementa en los individuos que han perdido peso en comparación con los que logran mantener un peso estable. Por ejemplo, en pacientes con enfermedad de Alzheimer, la pérdida de peso se correlaciona con la progresión de la enfermedad y una pérdida de peso de al menos 5% es un predictor de mortalidad en este grupo de personas. La pérdida no intencional de peso puede tener diversa causas, entre ellas el cáncer, los trastornos gastrointestinales, la insuficiencia cardiaca, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica, la depresión mayor, y otras. Sin embargo, puede resultar difícil determinar la pérdida real del peso corporal debido a numerosos errores en la interpretación del propio paciente. El 33% de los pacientes con pérdida de peso no se detecta y un 25% de los individuos con un peso estable se diagnostica con pérdida de peso, cuando la pérdida de peso se basa en la propia interpretación del sujeto.
Índice de masa corporal El índice de masa corporal (IMC) también puede utilizarse para valorar el estado nutricional. Este índice se calcula como el peso en kilogramos entre la talla en metros cuadra-
2.7%
4.4%
1.5%
Figura 10-1. Porcentaje del peso corporal de cada una de las extremidades del cuerpo. Reproducido con autorización del Elsevier: Osterkamp LK. Current perspective on assessment of human body proportions of relevance to amputees. J Am Diet Assoc, 1995;95:215-8.
Cuadro 10-3. Evaluación del peso corporal Grado de desnutrición
Estado del peso actual
Desnutrición grave
< 70% del peso ideal < 75% del peso habitual IMC < 16 kg/m2
Desnutrición moderada
70 a 79% del peso ideal 75 a 84% del peso habitual IMC 16 a 17 hk/m2
Desnutrición leve
80 a 89%del peso ideal 85 a 90% del peso habitual IMC 17 a 18.5 kg/m2
Peso adecuado
90 a 110% del peso ideal 18.5 a 24.9 kg/m2
Sobrepeso
110 a 120% del peso ideal IMC 25 a 29 a 9 kg/m2
Obesidad
> 120% del peso ideal IMC > 30 kg/m2
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Hamwi:
Evaluación del estado nutricional 129
50 60 70
100
90
80
0 Kilogramos de fuerza
40
30 50 60
Kilogr amos de fuerza
40 90
100
70 80
0
50 60 70
10
20
40 30
100
90
100
40 50 60
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Kilo gram fuerza os
80
Kilogramos de fuerza
de
70 80
50
10
40
20
30
0 60 70 80
70
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50 60
100
90
80
0 Kilogramos de fuerza
40
os ram Kilog za de fuer
30
10
20
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
30
10
0
La grasa subcutánea concentra 50 a 60% de la grasa corporal. Por ello, su medición es útil para valorar el estado del compartimiento graso y por tanto su reserva energética. La medición del pliegue tricipital (figura 10-2) y otros pliegues mediante un plicómetro es la técnica más extendida de estimación de la grasa subcutánea corporal. En consecuencia, la observación de una disminución en el pliegue tricipital indica una reducción del tamaño del compartimiento graso. Asimismo, la medición del pliegue tricipital y otros pliegues cutáneos es el punto de partida para la construcción de modelos teóricos compartimentales de la composición corporal (graso/no graso). A pesar de las ventajas señaladas, la imprecisión de la estimación de la grasa corporal a partir del pliegue tricipital depende en grado notorio de la pericia y entrenamiento del personal técnico. Por otro lado, la utilidad diagnóstica de la medición
20
20 10 0
Pliegues cutáneos
10
Antropometría Existen numerosos métodos indirectos para medir la composición corporal. Entre éstos, el pliegue tricipital se emplea como una medida de la grasa subcutánea; la circunferencia media del brazo se utiliza como una medida de la masa esquelética. Estas mediciones antropométricas tienen una utilidad limitada en el ámbito clínico, ya que sus estándares se desarrollaron para poblaciones no hospitalizadas y pueden tener una escasa correlación con pacientes hospitalizados. Otras desventajas incluyen el error intraobservador en las técnicas de medición (20%), cambios en el estado de hidratación y el hecho de que estas mediciones cambian de forma muy lenta. Algunos estudios han demostrado que alrededor de 20 a 30% de los sujetos sanos control se consideran desnutridos si se toman como base los estándares propuestos para la antropometría. Las técnicas y los estándares pueden encontrarse en el capítulo 8 de este libro. A pesar de lo anterior, la antropometría es útil como una herramienta adyuvante en la evaluación nutricional, dada su simpleza, seguridad y su fácil aplicación y debe emplearse con cautela en sujetos hospitalizados. En todo caso, el juicio clínico en la interpretación de los resultados es obligado al aplicar estas técnicas. Los datos obtenidos por la antropometría en la valoración del estado nutricional pueden emplearse de dos maneras: a) para comparar los valores medidos con los controles estandarizados y b) para comparar las mediciones seriadas a lo largo del tiempo en el mismo paciente.
20
dos. No existe consenso acerca de la forma de interpretar el IMC en relación con el estado nutricional; se acepta que un IMC 30% se asume como desnutrición grave.
Excreción urinaria de nitrógeno Ante el incremento de los requerimientos energéticos o disminución del consumo, el organismo responde con un aumento de la movilización de aminoácidos gluconeogenéticos. El grupo amonio resultante de la degradación de los aminoácidos se procesa en el hígado para formar urea y ésta, a su vez, se filtra libremente en el riñón. Entre 80 y 90% del nitrógeno medible en la orina corresponde a la urea. Por lo tanto, la determinación de la urea excretada en una recolección de orina de 24 horas permite hacer inferencias sobre el estado metabólico de un individuo, y la manera en que responde al estrés metabólico (sepsis, lesión orgánica). Asimismo, la determinación de nitrógeno ureico puede servir como índice pronóstico: cambios en la situación clínica del paciente se pueden anticipar por
los cambios en la excreción urinaria de nitrógeno ureico. El balance nitrogenado se calcula con la fórmula: BN (g/24 h) = UNN x 1.25 + 4
donde BN se refiere al balance nitrogenado expresado en gramos por 24 horas, UNN es el nitrógeno ureico en orina de 24 horas; 1.25 es la constante y 4 se relaciona con las pérdidas insensibles de nitrógeno (2 g provenientes de las heces y 2 g de otras fuentes); es más bien una herramienta de investigación, ya que en el ámbito clínico la ingestión se sobreestima y las pérdidas urinarias, por heces, la piel o las heridas, se subestiman. Un factor mayor importante para la precisión y sensibilidad del balance nitrogenado es el control preciso de las actividades y medio ambiente del individuo durante el estudio habitual del balance metabólico (definición cuidadosa de la ingestión dietética, grado de ejercicio y temperatura ambiente para prevenir la sudoración); estos mismos factores pueden favorecer la precisión y la sensibilidad de otros estudios metabólicos y nutricionales que se pueden llevar a cabo de forma concurrente con el estudio metabólico. Las mediciones acumuladas del balance nitrogenado tienden a arrojar cifras falsas positivas. La técnica del nitrógeno total (NT) de Kjeldahl es más precisa y de mayor sensibilidad que la extrapolación del nitrógeno en la urea nitrogenada urinaria (UUN). Otro método para el cálculo del NT es el método de quimioluminiscencia. Este método instrumental se basa en el principio de la quimioluminiscencia de fase gaseosa. Las mediciones tienen una buena correlación con el NT obtenido a través del método de Kjeldahl. Cuando se compara este método con el UUN en pacientes hospitalizados y no hospitalizados, el balance nitrogenado calculado a partir del UUN excede a aquél calculado a partir del NT. Por consiguiente, el uso del UUN para calcular el balance nitrogenado puede resultar en una valoración incorrecta en muchos pacientes y conducir a un balance nitrogenado erróneamente positivo. El nitrógeno total calculado por quimioluminiscencia provee un balance nitrogenado más preciso.
Proteínas hepáticas La medición de las concentraciones séricas de las proteínas hepáticas puede servir para valorar el estado de la integridad y funcionamiento del compartimiento visceral. La síntesis hepática de proteínas exige la integridad de una reserva de aminoácidos que se renueve de manera continua a partir de la ingestión de proteínas en la dieta regular del paciente: una reducción de la cantidad o la calidad de las proteínas dietéticas se traduce siempre en una menor tasa de síntesis de las proteínas hepáticas: albúmina, prealbúmina y transferrina (cuadro 10-4). Cabe esperar que, en la misma medida en que se restablece el aporte de proteínas, se incrementen las concentraciones séricas de estos indicadores. La rapidez con la que la tasa de síntesis de proteínas hepáticas refleje los cambios en los ingresos proteínicos es una función de la vida media de las propias proteínas hepáticas. En consecuencia, la medición de las proteínas hepáticas es un buen indicador de la síntesis
132 Endonutrición. Apoyo nutricio Cuadro 10-4. Proteínas hepáticas: propiedades químicas y funciones Vida media (días)
Reserva
Funciones
Prealbúmina (55 kDa)*
1a2
10 mg/kg
Proteína tetramérica: las cuatro subunidades son idénticas y se disponen alrededor de un túnel que en sus extremos presentan sendos sitios de unión para la tiroxina. Proteína transportadora de tiroxina. Forma un complejo equimolecular con la proteína de unión al retinol: 50 a 70% de la prealbúmina se encuentra en forma de complejo prealbúmina se encuentra en forma de complejo prealbúmina-PUR. Alto contenido de triptófano. Reserva pequeña. Sitio de degradación: riñón. Sinónimos: transtiretina, TBPA (Thyroid Binding Prealbumin)
Albúmina (68 kDa)*
18 a 20
3.5 a 5.0 g/kg
Cadena polipeptídica única entrecruzada por 17 puentes disulfuro. Es la proteína circulante más abundante en el plasma y el líquido extracelular. Proteína de transporte. Mantiene la presión oncótica del plasma
Proteína de unión de unión al retinol (21 kDa)*
0.5 a 1
2 mg/kg
Transportadora de la forma alcohólica de la vitamina A. Sitio de degradación: riñón.
Transferrina (79.6 kDa)*
7a8
< 100 mg/kg
Cadena polipeptídica única. Presenta dos dominios homólogos que pueden unir un átomo de hierro. Transporte del hierro: 30 a 40% de la transferrina está saturada por 98 a 99% del hierro circulante. La reserva de transferrina es menor que la de la albúmina
proteínica, en particular útil en el manejo nutrimental de los pacientes desnutridos. No obstante, la utilidad diagnóstica de las proteínas hepáticas depende en buena medida de la fase clínica en que se encuentre el sujeto al momento del diagnóstico nutricional. En casos de respuesta inflamatoria y daño tisular, estas proteínas se comportan como reactantes negativos de fase aguda, y su síntesis y liberación se deprimen, en favor de la producción de proteínas de fase aguda como citocinas, TNF-α y otras proteínas especializadas. Albúmina Considerada como el primer marcador bioquímico de desnutrición, las mediciones de esta proteína se han utilizado de manera extensa en la valoración del estado nutricional en pacientes hospitalizados. La reserva corporal de albúmina es abundante y más del 60% de esta proteína existe en el espacio extravascular. Tiene una vida media de 21 días, lo que permite al cuerpo sostenerse a partir de la reserva de esta proteína, lo cual tiene por resultado que las concentraciones de albúmina sérica se mantengan por largos periodos en individuos desnutridos. Este hecho hace evidente que la albúmina constituya un índice muy pobre de desnutrición aguda en los pacientes hipercatabólicos. Se consideran como normales las cifras de albúmina sérica > 3.5 g/dL; la desnutrición leve es de 2.8 a 3.5 g/dL; la desnutrición moderada es de 2.1 a 2.7 g/dL; y la desnutrición grave muestra concentraciones < 2.1 g/dL. Sin embargo, la albúmina puede considerarse como un buen índice para predecir la morbimortalidad en pacientes quirúrgicos o en estado crítico. Las cantidades de albúmina sérica menores de 2.5 g/dL se relacionan con un pronóstico posoperatorio malo y son predictivas de supervivencia en el 90% de los individuos en estado crítico. No obstante, como se ha mencionado ya, su uso en la valoración del estado nutricional en pacientes hospitalizados es objetable.
Prealbúmina También conocida como prealbúmina de unión a la tiroxina o transtiretina, esta proteína se calcula en una tasa molar 1:1 con la proteína de unión al retinol. Su función es el transporte de tiroxina y vitamina A. La prealbúmina tiene una pequeña reserva corporal y es por ello que posee una vida media muy corta. La prealbúmina responde con rapidez a la baja ingestión energética, aun en presencia de un consumo proteínico adecuado. Es un indicador muy sensible de deficiencia proteínica y de mejoría del estado proteínico en la realimentación. La especificidad de la prealbúmina se debe en especial a tres factores: a) síntesis hepática, que reacciona con rapidez a la deficiencia proteínica; b) vida media corta; y c) abundancia de triptófano y una tasa elevada de aminoácidos esenciales/ no esenciales. La prealbúmina es un mejor indicador del estado de la proteína visceral y del balance nitrogenado positivo que la albúmina y la transferrina. Se considera que las cantidades normales de prealbúmina fluctúan entre 20 y 40 mg/dL. Cuando las concentraciones de la proteína son de 10 a 15 mg/dL, se trata de una desnutrición leve; las cifras de 5 a 10 mg/dL reflejan desnutrición moderada y la prealbúmina < 5 mg/dL señala desnutrición grave. A pesar de que esta proteína hepática tiene muchas ventajas como adyuvante para determinar el estado nutricional y la eficacia de la intervención nutrimental, se debe realizar una interpretación cuidadosa de sus mediciones bajo varias condiciones clínicas, como puede ser la insuficiencia renal crónica, en la cual las concentraciones de prealbúmina se incrementan (son posibles los resultados falsos positivos en este grupo poblacional). Proteína de unión del retinol (PUR) Esta proteína interactúa en grado notorio con la prealbúmina y en condiciones normales circula en un complejo molar 1:1 con ella. La PUR es un vehículo fundamental
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Proteínas
Evaluación del estado nutricional 133
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para el transporte del retinol desde el hígado hasta los tejidos periféricos y protege al retinol del daño oxidativo. La deficiencia de retinol bloquea la secreción de PUR en el plano hepático, lo que tiene como resultado una disminución de sus concentraciones plasmáticas. Las cifras plasmáticas de la PUR de 3 a 6 mg/dL se consideran normales. Las cantidades plasmáticas de la PUR se encuentran disminuidas en enfermos con fibrosis quística, hepatopatías crónicas, hipertiroidismo y deficiencia de cinc. A pesar de que las concentraciones de prealbúmina y la PUR son equivalentes, la PUR se filtra en el glomérulo, se metaboliza en el riñón y se excreta en la orina. Su confiabilidad en la enfermedad renal es limitada. Al igual que la prealbúmina, parece ser más sensible a la restricción energética que a la deficiencia proteínica. En pacientes desnutridos, su tasa de elevación, más que sus cifras actuales, parece ser más indicativa del estado nutricional, sobre todo en individuos con insuficiencia renal. Transferrina Esta glucoproteína se sintetiza en el hígado y tiene como función la unión y el transporte del ion férrico. Se calcula que 99% del hierro sérico está unido a un tercio de la reserva de transferrina. Esta proteína tiene una vida media de 8.8 días y es capaz de reflejar los cambios debidos al apoyo nutrimental mucho más rápido que la albúmina. Se consideran normales las cantidades de transferrina de 225 a 400 mg/dL, mientras que las concentraciones de 150 a 200 mg/dL permiten inferir una desnutrición leve. Cuando se obtienen cifras de 100 a 150 mg/dL es posible establecer desnutrición moderada y las concentraciones < 100 mg/dL implican desnutrición grave. La transferrina ha demostrado ser útil en la vigilancia de la intervención nutrimental en pacientes en casa y a largo plazo, más que en sujetos hospitalizados en quienes se pretende realizar una valoración del tratamiento nutrimental en el corto plazo. Esta proteína también ha demostrado su utilidad como factor pronóstico de cierre espontáneo en fístulas enterocutáneas complicadas; en éstas, después de un tratamiento nutrimental mediante nutrición parenteral total que logra elevar las cifras de transferrina sérica por arriba de 120 mg/dL, se puede considerar como un factor positivo para el cierre espontáneo de la fístula. Pese a estas ventajas, se debe tomar en consideración que la transferrina sérica, cuando se utiliza en el medio hospitalario, puede arrojar cantidades falsas bajas en sujetos tratados con antibióticos, en especial con tetraciclinas y aminoglucósidos; de este modo, puesto que los depósitos de hierro regulan la cantidad de transferrina en el plasma, las concentraciones séricas se elevan de manera proporcional a la deficiencia de hierro cuando este mineral contenido en los hepatocitos se encuentra bajo o no existe, lo que puede proporcionar resultados falsos positivos para la elevación de esta proteína, sin que tengan relación con la mejoría del estado nutricional del paciente. Proteína C Reactiva (PCR) Esta proteína se considera un reactante de fase aguda y por ello no se detecta en el plasma de individuos sanos en condiciones normales. Tiene una vida media de 4 a 6 h
y un peso molecular de 120 000. Puede incrementar sus concentraciones hasta en 1 000% como respuesta a la inflamación, la sepsis o la infección. Asimismo, la PCR ejerce cierta influencia sobre la inflamación y las defensas del huésped de varia maneras, desde la activación de la cascada del complemento hasta la supresión de la diferenciación de los linfocitos B. Se une a las plaquetas y las células fagocíticas. La CPR puede usarse para vigilar la respuesta al estrés metabólico durante la lesión de fase aguda. A medida que sus cifras decrecen, las proteínas viscerales se tornan más adecuadas para determinar la eficacia del tratamiento nutrimental. Las cantidades normales de CPR son < 1 mg/dL. Somatomedina C Esta proteína se sintetiza en el hígado y sus funciones incluyen la mediación del crecimiento, promoción de efectos sobre la hormona del crecimiento, regulación del crecimiento biológico y modulación de la actividad anabólica. Tiene una vida media de 2 a 4 h. Su sensibilidad y especificidad aún no se han determinado por completo, si bien tiene una buena correlación con la ingestión de energía y proteínas, por lo que puede tener utilidad en la determinación de la eficacia del tratamiento nutrimental y, tal y como sucede con las demás proteínas hepáticas, es un indicador de síntesis proteínica que puede tener utilidad también como otro elemento más en la valoración nutricional.
VALORACIÓN GLOBAL SUBJETIVA La valoración global subjetiva (VGS) es un método clínico diseñado por Detsky et al., en 1987 para evaluar el estado nutricional con base en parámetros históricos, sintomáticos y físicos. La VGS determina si: a) la asimilación de los nutrimentos se encuentra alterada debido a una disminución del consumo dietético por alteraciones de la digestión o malabsorción; b) existen efectos de la desnutrición sobre la función orgánica y la composición corporal; y c) el padecimiento de base del paciente tiene repercusión sobre su estado nutricional (figura 10-5). Los hallazgos de la historia clínica y la exploración física se ponderan de modo subjetivo para clasificar a los pacientes en bien nutridos, moderadamente desnutridos o gravemente desnutridos, y pueden predecir el riesgo que tienen estos sujetos de sufrir complicaciones médicas. El uso de la VGS en la valoración del paciente hospitalizado ha mostrado tener resultados reproducibles con más del 80% de concordancia cuando dos valoraciones cegadas evalúan al mismo paciente. En algunos estudios prospectivos, la VGS ha mostrado ser un buen predictor de complicaciones en personas sometidas a operaciones generales, pacientes programados para trasplante hepático y mortalidad en individuos con diálisis peritoneal; sin embargo, en pacientes con hemodiálisis no mostró ser un indicador confiable. En este grupo de personas en particular se ha sugerido el uso de una VSG modificada o clasificación de desnutrición en diálisis.
134 Endonutrición. Apoyo nutricio
Valoración global subjetiva modificada (VGSM) Esta nueva versión de la VGS ha resultado en especial útil en pacientes con insuficiencia renal sometidos a hemodiálisis, en la cual la VGSD común ha demostrado tener poca sensibilidad. Esta herramienta se ha extendido a otro tipo de problemas clínicos, sobe todo en enfermos con cáncer, con buenos resultados. La herramienta consiste en siete características: cambios en el peso corporal, ingestión dietética, síntomas gastrointestinales, capacidad
funcional, comorbilidad, grasa subcutánea y signos de desgaste muscular (figura 10-6). A cada componente se le otorga una calificación de 1 (normal) a 5 (muy grave). De esta forma, la calificación de desnutrición (la suma de los siete componentes) es un número entre 7 (normal) y 35 (gravemente desnutrido). Por lo tanto, las calificaciones más bajas señalan una tendencia hacia el estado nutricional normal. Una calificación más alta se considera un indicador de la presencia de elementos que denotan desnutrición, es decir, cuanto más alta sea la calificación de desnutrición más sólida es la tendencia a la desnutrición proteocalórica. El componente de comorbilidad en esta nueva versión de la VGS incorpora el tiempo de diálisis y la edad avanzada; ambos parámetros tienen influencia en la desnutrición. La exploración física se integra con dos secciones: grasa subcutánea y desgaste muscular. Una vez completada la valoración, la VGSM clasifica a los pacientes en una de tres categorías: bien nutridos, moderadamente desnutridos y gravemente desnutridos. Estos tres grupos se definen en la VGS como A, B, y C, y en la VGSM como 1, 3 y 5, respectivamente.
Minievaluación del estado nutricional (MNA®) En 1994 Guigoz y colaboradores desarrollaron en Francia la minievaluación nutricional. Esta herramienta se diseñó para determinar el riesgo de desnutrición o la presencia de desnutrición e identificar a los pacientes que pudieran beneficiarse de una intervención nutrimental temprana. Esta evaluación puede efectuarse a intervalos regulares de tiempo tanto en la comunidad como en el medio hospitalario. La herramienta consiste en 18 elementos simples y de rápida medición (figura 10-7) agrupados en cinco dimensiones: a) antropometría, b) valoración dietética, c) valoración global clínica, d) autopercepción del estado de salud y e) autopercepción del estado nutricional Se han efectuado pruebas de validación con base en la opinión experta de dos médicos (estado clínico) como “estándar de oro”. La MNA® ha demostrado ser útil como un indicador confiable de riesgo en ciertos problemas de salud relacionados con la nutrición en pacientes entre 70 y 75 años de edad. Asimismo, una calificación de 23.5 puede ser un buen indicador de mortalidad en este grupo de pacientes. Las calificaciones bajas en la MNA® tienen una buena correlación con la mortalidad intrahospitalaria en pacientes ancianos y con la estancia hospitalaria prolongada. Las calificaciones de la MNA® entre 17 y 23.5 identifican de forma confiable a aquellos sujetos con desnutrición leve en los cuales la intervención nutrimental temprana podría ser efectiva. La MNA® se relaciona con condiciones de vida, patrones alimentarios y condiciones médicas crónicas en ancianos ingresados en asilos, y permite una intervención dirigida. Es un método exitoso en la valoración del seguimiento de los resultados clínicos, el seguimiento de la intervención nutrimental, programas educativos nutricionales y programas de intervención física en ancianos. En fecha reciente se encuentra disponible una versión corta de esta valoración que se halla bajo validación en
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Esta herramienta es simple, no invasiva y efectiva en términos del costo para evaluar el estado nutricional de pacientes geriátricos ingresados en asilos, además de ser benéfica para identificar a pacientes ancianos con un incremento del riesgo de complicaciones y mortalidad relacionada con la nutrición. En la población pediátrica, el análisis univariado de la VGS tiene una relación estadísticamente significativa con las complicaciones infecciosas en este grupo de pacientes, así como una estancia hospitalaria más prolongada en los niños en los que la VGS los clasificó como desnutridos (clase C de 12 días vs. clase A de 4.5 días, p < 0.01). La VGS es un buen indicador pronóstico de supervivencia en sujetos con cáncer colorrectal avanzado. Cuando se utiliza la VGS en el preoperatorio, esta valoración puede ser un mejor indicador de complicaciones infecciosas en el posoperatorio que la albúmina sérica, la transferrina, la antropometría, el índice creatinina-talla y el índice pronóstico nutricional. Cuando se combina la VGS con marcadores nutricionales tradicionales, como la albúmina y el índice creatinina-talla, se puede incrementar la capacidad de identificar a pacientes que desarrollarán complicaciones de 82% hasta 92%. La VGS ha probado ser un buen indicador pronóstico y de la valoración del estado nutricional. La concordancia entre la VGS y otros métodos de vigilancia más recientes no siempre ha sido aceptable y, a pesar de los reportes hasta ahora publicados en relación con sus beneficios, no se ha validado del todo en cuanto a los resultados clínicos en nutrición. Se han sugerido algunas modificaciones que pueden incrementar la sensibilidad de esta herramienta como método de vigilancia. En fecha reciente se ha desarrollado una versión modificada de la VGS que incorpora un sistema de calificación numérico para pacientes con cáncer que empieza a validarse para otros grupos poblacionales. Esta nueva herramienta puede incrementar la utilidad de la VGS en estudios de intervención nutrimental si puede demostrar que los cambios sutiles del estado nutricional pueden reflejarse por escalas numéricas en una VGS generada por el propio paciente. La valoración global subjetiva representa una buena opción para valorar el estado nutricional en situaciones clínica variadas. Como herramienta de vigilancia identifica mejor la desnutrición que el riesgo nutricional, ya que su sensibilidad no es la óptima. La VGS modificada puede tener ventajas y extender la utilidad de esta herramienta aún más en determinados grupos de pacientes.
Evaluación del estado nutricional 135 Valoración global subjetiva del estado nutricional
Seleccione la categoría apropiada con una X o anote un valor numérico donde aparezca el símbolo “#” 1. Historia a. Cambios en el peso: peso normal = Cambios en los último 6 meses =
#_________kg
peso ideal = #_________kg
#_________kg pérdida/ganancia
peso actual = #_________kg
% de cambio en los últiimos 6 meses = __________% pérdida/ganancia Cambios en las últimas 2 semanas_______sin cambio______↑
_______↓
% PI = __________% cantida = ________kg
b. Ingesta dietética (en relación con lo normal) ___________↑ ingesta
___________Sin cambios
___________↓ ingesta
Duración del cambio = # ___________semanas Tipo de cambio___________dieta subóptima sólida__________dieta líquida completa______líquidos hipocalóricos __________ayuno c. Síntomas gastrointestinales persistentes por > 2 semanas ______Ninguno
______Náuseas ______Vómito
______Diarrea
______Anorexia
d. Capacidad funcional ______Sin disfunción (capacidad completa) Disfunción:
______disfunción: duración = # __________semanas
______trabaja pero no rinde
______ambulatorio
______postrado
Discapacidad(es) específica(s) e. Enfermedad y su relación con el estado nutricional Diagnóstico primario: Demanda metabólica (estrés)_____ninguno_____bajo_____moderado_____alto 2. Exploración física: 0 = normal
1+ = leve
2+ = moderada
_____Pérdida de grasa subcutánea (tríceps, tórax) ______edema tobillos ______ascitis © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
_____Pérdida de grasa muscular (cuadríceps, deltoides)
_____edema sacro
3. Clasificación de valoración global subjetiva (seleccione una) a_______Bien nutrido b_______Moderadamente (o sospecha de estarlo) desnutrido c_______Gravemente desnutrido Figura 10-5. Valoración global subjetiva. Reproducida con autorización de: Detsky AS, McLaughlin JR, Baker JP, Johnston N. Whittaker S, Mendelson RA, Jeejeebhoy KN. What is subjective global assessment of nutritional status? J Parenter Nutr. 1987;11:8-13.
diferentes situaciones clínicas en un proceso de vigilancia de dos etapas, en el cual los pacientes detectados con riesgo de desnutrición mediante esta nueva versión se someten a una valoración adicional confirmatoria y con la finalidad de elaborar el plan de intervención.
Interpretación univariada del diagnóstico nutricional De lo expuesto con anterioridad en este capítulo debe comprenderse que el diagnóstico de la desnutrición no
136 Endonutrición. Apoyo nutricio
2) Ingesta dietética 1 = Sin cambios 2 = Dieta sólida subóptima 3 = Dieta líquida completa 4 = Líquidos hipocalóricos 5 = Ayuno 3) Síntomas gastrointestinales 1 = Sin síntomas 2 = Náuseas 3 = Vómito o síntomas gastrointestinales moderados 4 = Diarrea 5 = Anorexia grave 4) Capacidad funcional 1 = Normal 2 = Dificultad para la deambulación 3 = Dificultad para realizar actividades normales 4 = Actividad ligera 5 = Postrado o muy poca actividad 5) Comorbilidad 1 = DMH < 12 meses y sano 2 = DMH de 1 a 2 años con comorbilidad leve 3 = DMH 2 a 4 años, edad > 75 años, comorbilidad moderada 4 = DMH > 4 años o comorbilidad grave 5 = Comorbilidad múltiple muy grave B) Examen físico 1) Pérdida de grasa subcutánea 1 = Sin cambio 3 = Moderada 5 = Grave 2) Desgaste muscular 1 = Sin cambio 3 = Moderada 5 = Intenso DMH = Duración máxima de la hemodiálisis Se emplea una escala de cinco parámetros y se suman 7 = Normal; 35 = La más grave desnutrición Figura 10-6. Valoración global subjetiva modificada.
depende del resultado de un solo indicador. En realidad, si la condición nutricional de un paciente se valora mediante dos o más indicadores, es probable que al menos uno de ellos caiga fuera de los intervalos de normalidad, sin que por ello implique en todos los casos que está desnutrido. Conforme se incrementa el número de indicadores, el riesgo de clasificar de manera incorrecta el estado nutricional de un paciente aumenta de forma exponencial. Por ello, el diagnóstico nutricional debe establecerse por la alteración de uno o más de los compartimientos corporales.
En consecuencia, si el paciente ha perdido peso corporal, junto con una disminución de la circunferencia del brazo y los pliegues cutáneos, entonces se puede establecer la presencia de una desnutrición marasmática. La gravedad del agotamiento nutrimental puede establecerse si concurren dos o más indicadores nutricionales. La alteración aislada de un indicador nutricional no implica forzosamente un diagnóstico de desnutrición. Es posible que exista una pérdida de peso mayor del 10% en un paciente con pliegues cutáneos normales y una albúmina sérica de 3.5 g/dL. No obstante, en casos como éstos la mejor conducta clínica consiste en clasificar al individuo como de alto riesgo de desnutrición, e iniciar un esquema de restitución nutrimental adecuado. De la misma manera, la obtención de una albúmina sérica < 3.5 g/dL no conduce en todos los casos a clasificar al paciente como desnutrido. La hipoalbuminemia puede obedecer a trastornos de la síntesis hepática de proteínas plasmáticas no relacionados con la ingestión corriente de energía o proteínas (como en el caso de enfermedades hepáticas o insuficiencia renal crónica), o a la presencia de cuadros de respuesta a la lesión. No obstante, la hipoalbuminemia en un paciente crítico debe alertar al equipo de salud de una respuesta incontrolada a la lesión (estados posoperatorios complicados, sepsis, politraumatismo) para que inicie las acciones necesarias para la solución de la lesión o daño tisular y la prevención de afectaciones ulteriores de la masa magra.
Diagnóstico multivariado del estado nutricional (índices pronósticos) Se pueden aplicar técnicas estadísticas de análisis multivariado para mejorar la efectividad del diagnóstico nutricional del paciente. Mediante estas técnicas es posible crear una función discriminante, una función de regresión múltiple, o una función logística, que pueden establecer cuán probable es que el paciente esté desnutrido si ocurre una conjunción particular de los indicadores nutricionales. Índice de riesgo nutricional: es una ecuación simple que utiliza la albúmina sérica y la pérdida reciente de peso: (1.489 x albúmina, g/dL) IRN = + 41.7 (peso actual/peso habitual)
Un IRN > 100 indica que le paciente no está desnutrido; el IRN de 97.5 a 100 señala desnutrición leve; 83.5 a 97.5 representa desnutrición moderada; y un IRN < 83.5 indica desnutrición grave. Índice pronóstico de riesgo nutricional en cirugía (IPRNS): éste es un indicador de riesgo nutricional que se utiliza en pacientes quirúrgicos con disfunción hepática: IPRNS = (0.147 x [% cambio del peso] + 0.046 x [% PI] + 0.010 x [PT] + 0.051 x [hepaplastintest*]) * Es una prueba utilizada para medir la actividad de la síntesis proteínica en el hígado en pacientes con disfunción hepática. Se basa en el principio de la coagulación sanguínea.
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A) Historia médica del paciente 1) Cambios en el peso (cambios en los últimos 6 meses) 1 = Sin cambios o ganancia de peso 2 = Pérdida mínima de peso < 5% 3 = Pérdida de peso de 5 a 10% 4 = Pérdida de peso de 10 a 15% 5 = Pérdida de peso > 15%
Evaluación del estado nutricional 137
Evaluación del estado nutricional Mini nutritional assessment MNATM
Nombre:
Apellidos:
Sexo:
Edad:
Talla (cm):
Altura talón-rodilla:
Peso (kg):
Fecha
Responda a la primera parte del cuestionario indicando la puntuación adecuada para cada pregunta. Sume los puntos correspondientes al cribaje y si la suma es igual o inferior a 11, complete el cuestionario para obtener una apreciación precisa del estado nutricional. Cribaje A ¿Ha perdido el apetito? ¿Ha comido menos por falta de apetito, problemas digestivos, dificultades de masticación o deglución en los últimos 3 meses? 0 = anorexia grave 1 = anorexia moderada 2 = sin anorexia o B Pérdida reciente de peso (< 3 meses) 0 = pérdida de peso > 3 kg 1 = no lo sabe 2 = pérdida de peso entre 1 y 3 kg 3 = no ha habido pérdida de peso
o
C Movilidad 0 = de la cama al sillón 1 = autonomía en el interior 2 = sale del domicilio
o
D ¿Ha tenido una enfermedad aguda o situación de estrés psicológico en los últimos 3 meses? 0 = no 1 = sí o E Problemas neuropsicológicos 0 = demencia o depresión grave 1 = demencia o depresión moderada 2 = sin problemas psicológicos F Índice de masa corporal (IMC = 0 = IMC < 19 1 = 19 < IMC < 21 2 = 21< IMC < 23 3 = IMC > 23
o
peso/(talla)2
en
kg/m2)
o
Evaluación del cribaje (subtotal máximo 14 puntos)
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12 puntos o más
o
o
normal no es necesario continuar la evaluación
11 puntos o mzenos posible desnutrición, continuar la evaluación Evaluación G ¿El paciente vive independiente en su domicilio? 0 = no 1 = sí
o
H ¿Toma más de 3 medicamentos al día? 0 = no 1 = sí
o
I ¿Úlceras o lesiones cutáneas? 0 = no 1 = sí
o
Guigoz Y, Vellas B, Garry PJ, Mini Nutritional Assessment: A practical assessment tool for grading the nutritional state of elderly patients. Facts Res Gerontol. 1994;Suppl 2:15-59. Rubenstein Ll, Marler J, Guigoz Y, Vellas B. Comprehensive Geriatric Assessment (CGA) and the MNA; An overview of CGA, Nutritional Assessment, and Development of a Shortened Version of the MNA. En: Vellas B. Garry PJ, Guigoz Y (ed). Mini Nutritional Assessment (MNA): Research and Practice in the Elderly. Nestlé Nutrition Workshop Series Clinical & Performance Programme, vol. 1. Karger, Béle, en prensa. © 1998 Société des produits Nestlé S.A., Vevey, Suiza, propietarios de la marca.
J ¿Cuántas comidas completas toma al día? (equivalentes a dos platos y postre) 0 = 1 comida 1 = 2 comidas 2 = 3 comidas o K ¿Consume el paciente – productos lácteos al menos una vez al día – ¿huevos o legumbres 1 o 2 veces a la semana – ¿carne, pescado o aves, diariamente? 0.0 = 0 o 1 síes 0.5 = 2 síes 1.0 = 3 síes
Sí o No o Sí o No o Sí o No o
L ¿Consume frutas o verduras al menos 2 veces al día? 0 = no 1 = sí
o
M ¿Cuántos vasos de agua u otros líquidos toma al día? (agua, zumo, café, té, leche, vino, cerveza...) 0.0 = menos de 3 vasos 0.5 = de 3 a 5 vasos 1.0 = más de 5 vasos o N Forma de alimentarse 0 = necesita ayuda 1 = se alimenta solo con dificultad 2 = se alimenta solo sin dificultad
o
O ¿Se considera el paciente que está bien nutrido? (problemas nutricionales) 0 = desnutrición grave 1 = no lo sabe o desnutrición moderada 2 = sin problemas de nutrición o P En comparación con las personas de su edad ¿cómo encuentra el paciente su estado de salud? 0.0 = peor 0.5 = no lo sabe 1.0 = igual 2.0 = mejor o Q Circunferencia braquial (CB en cm) 0.0 = CB < 21 0.5 = 21 < CB < 22 1.0 = CB > 22 R Circunferencia de la pantorrilla (CP en cm) 0 = CP < 31 1 = CP > 31 Evaluación (máximo 16 puntos) Cribaje Evaluación global (máximo 30 puntos) Evaluación del estado nutricional De 17 a 23.5 puntos riesgo de desnutrición Menos de 17 puntos desnutrición
Figura 10-7. La minievaluación del Estado Nutricional.
o o o o o o o o
138 Endonutrición. Apoyo nutricio De acuerdo con este índice, los valores < 5 indican un mal pronóstico y por ende mayor riesgo de complicaciones posoperatorias; un IPRNS de 5 a 10 puntos señala un pronóstico regular, hasta con un 50% de los pacientes con una complicación posoperatoria y un IPRNS > 10 puntos representa buen pronóstico, prácticamente sin complicaciones posoperatorias.
Herramienta universal de vigilancia de la desnutrición (MUST) El sistema MUST (Malnutrition Universal Screening Tool por su nombre en inglés) (figura 10-8) tiene como propósito la desnutrición basada en el conocimiento de la relación entre la alteración del estado nutricional y la modificación de la función. De forma inicial se desarrolló para la comunidad. La validez predictiva del sistema MUST en la comunidad se basa en estudios previos y recientes del efecto de la semiinanición/inanición sobre el estado mental y la función física de voluntarios sanos y la utilización de recursos para la atención a la salud. Una nueva serie de estudios señala la alteración de la función como resultado de la pérdida de peso en relación con la talla (IMC bajo o alto). Esta herramienta tiene un alto grado de confiabilidad con una pequeña variación interobservador (K = 0.88 a 1.00). La validez de su contenido se ha asegurado gracias a la participación de un grupo multidisciplinario
en su creación. El sistema MUST se ha extendido a otros ámbitos de la atención a la salud, incluidos los hospitales, donde ha demostrado tener una excelente confiabilidad y validez concurrente con otras herramientas como indicador predictivo de estancia hospitalaria, mortalidad hospitalaria y destino de egreso en pacientes ortopédicos.
Vigilancia del riesgo nutricional (NRS-2002) Este sistema se ideó para identificar desnutrición y riesgo de desarrollar desnutrición en el ámbito hospitalario. Contiene los componentes nutrimentales de MUST y además una graduación de la gravedad de la enfermedad como reflejo del incremento de las necesidades nutricionales (cuadros 10-5A y 5B). Incluye cuatro preguntas a manera de vigilancia preliminar para departamentos con pocos pacientes en riesgo nutricional. Dados los prototipos de gravedad de la enfermedad, la NRS-2002 cubre todas las categorías posibles de pacientes en un hospital. Un sujeto con un diagnóstico particular no siempre pertenece a la misma categoría. A un individuo con cirrosis, por ejemplo, que es trasladado a la unidad de cuidados intensivos por sepsis grave, se le asigna una calificación de 3 en vez de 1. Asimismo, el sistema incluye la edad avanzada como factor de riesgo, con base en estudios aleatorizados-controlados en pacientes ancianos. La validez predictiva del NRS-2002 se ha documentado tras aplicar un análisis retrospectivo
(II) Pérdida de peso en 3 a 6 meses 0 < 5% 1 = 5 a 10% 2 > 10%
(III) Efecto de la enfermedad aguda Otorgue una calificación de 2 si no ha habido o parece no haber habido ingesta nutricional por > 5 días
Sume las calificaciones
0 Bajo CUIDADOS DE RUTINA Repetir monitoreo Hospital: semanalmente Asilo : mensualmente Comunidad: anualmente para poblaciones especiales (aquéllas > 75 años)
1 Medio OBSERVE Hospital: documente la ingesta dietética y alimentaria por 3 días Asilo: como en el hospital Comunidad: repita el monitoreo. Ej. < 1 mes a < 6 meses (con consejos dietéticos si es necesario)
2 Alto TRATAR Hospital: refiera para apoyo nutricional e implemente políticas locales: generalmente comida primero seguida de fortificación dietética y suplementación Asilo: como en el hospital Comunidad: como en el hospital
Figura 10-8. Herramienta Universal de Monitoreo de Desnutrición (MUST). Reproducido con autorización de Elsevier: Kondrup J, Allison SP, Elia M, Vellas B, Plauth M, ASPEN Guidelines for Nutrition Screening 2002; Clin Nutr. 2003;22(4):415-21.
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(I) IMC (kg/m2) 0 > 20.0 1 = 18.5 a 20.0 2 < 18.5
Evaluación del estado nutricional 139 Cuadro 10-5A. Monitoreo del Riesgo Nutricional 2022 (monitoreo inicial) 1
¿El IMC es < 20.%?
2
¿El paciente ha perdido peso en los últimos 3 meses?
Sí
3
¿El paciente ha reducido su ingesta dietética en la última semana?
4
¿El paciente está gravemente enfermo (p. ej., en la UCI)
No
Sí: Si alguna respuesta es afirmativa, se debe completar el cuadro 2. No: Si la respuesta fue negativa a todas las preguntas, se debe reevaluar al paciente cada semana. Reproducido con autorización de Elsevier: Kondrup J, Allison SP, Elia M, Vellas B, Plauth M, ASPEN Guidelines for Nutrition Screening 2002; Clin Nutr. 2003;22(4):415-21.
de 128 ensayos clínicos controlados de apoyo nutrimental que demuestra que los ensayos clínicos controlados con pacientes que cumplen los criterios de riesgo tienen una elevada posibilidad de suministrar un resultado clínico
positivo del apoyo nutrimental respecto de los ensayos clínicos controlados de pacientes que no cumplen estos criterios. La herramienta se ha aplicado de manera prospectiva en un estudio controlado de 212 pacientes hospitalizados, seleccionados de acuerdo con este sistema de vigilancia, que demostró una reducción de la estancia hospitalaria entre los individuos con complicaciones en el grupo de intervención.
Perfil nutricional Se han propuesto numerosos indicadores del estado nutricional del ser humano. Puede mejorarse la utilidad diagnóstica de estos indicadores si se correlacionan con un componente particular de la composición corporal. De esta manera es posible construir un perfil del estado nutricional o perfil nutricional que permita realizar una evaluación del estado nutricional multivariado, lo cual incrementa el grado de certeza y la confiabilidad de varios métodos y técnicas de valoración del estado nutricional. En el cuadro 10-6 se presentan algunos de los utilizados con
Cuadro 10-5B. Monitoreo del Riesgo Nutricional 2002 (monitoreo final)
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Desnutrición
Alteración de la condición nutricional
Gravedad de la enfermedad (aumento de requerimientos)
Ausente: calificación 0
No
Requerimientos nutricionales normales
Leve: calificación 1
PP de 45% en 3 meses o consumo de alimentos Fractura de cadera;* pacientes crónicos, en menor de 50 a 75% de los requerimientos norma- particular con complicaciones agudas: cirrosis,* les durante la semana previa EPOC.* Hemodiálisis crónica, diabetes, pacientes oncológicos
Moderada: calificación 2
PP de 45% en 2 meses o IMC 18.5 a 20.5 + alte- Cirugía abdominal mayor,* evento vascular ceración de la condición general, o consumo de rebral,* neumonía grave, afección hematológica alimentos de 25 a 60% de los requerimientos maligna normales durante la semana previa
Grave: calificación 3
PP de 45% en 1 mes (45% en 3 meses) o IMC de Lesión cefálica,* trasplante de médula ósea,* 18.5 + alteración de la condición general, o consu- pacientes en Terapia Intensiva (APACHE 4-10) mo de alimentos de 0 a 25% de los requerimientos normales durante la semana previa
Calificación
+
Edad
Si > 70 años: agregar 1 a la calificación total que Calificación total ajustada por edad se indica arriba
Calificación 3: monitoreo semanal
Calificación > 3: el paciente tiene riesgo nutricional y se debe iniciar un plan de cuidados nutricios. Si el paciente está programado para una intervención quirúrgica mayor, se debe evaluar un plan de cuidados nutricios preventivos, para evitart la condición de riesgo asociada
Calificación = calificación total
Reproducido con autorización de Elsevier: Kondrup J, Allison SP, Elia M, Vellas B, Plauth M, ASPEN Guidelines for Nutrition Screening 2002; Clin Nutr. 2003;22(4):415-21. PP, Pérdida pnderal; IMC, índice de masa corporal. * Indica que un estudio apoya directamente la categorización de los pacientes con tal diagnóstico. Los diagnósticos en itálicas se basan en los prototipos indicados abajo. El NRS-2002 se basa en una interpretación de los estudios clínicos aleatorizados disponibles. El riesgo nutricional se define de acuerdo con el estado nutricional existente y el riesgo de alteración del mismo, debido a incremento de requerimientos como consecuencia al metabolismo de estrés de la condición clínica. Prototipos para gravedad de enfermedad: Calificación 1: paciente con enfermedad crónica que ingresa al hospital por complicaciones. El paciente está debilitado pero puede deambular en forma regular. Los requerimientos de proteínas se incrementan pero se pueden cubrir en la mayor parte de los casos. Calificación 2: paciente confinado a la cama por enfermedad, como por ejemplo tras cirugía abdominal mayor. Los requerimientos proteínicos se incrementan en forma sustancial, pero se pueden cubrir, aunque en muchos casos se necesita alimentación artificial. Calificación 3: paciente en cuidados intensivos, con ventilación asistida, etc. Los requerimientos proteínicos se incrementan y no se pueden cubrir incluso con alimentación artificial. La degradación de proteínas y la pérdida de nitrógeno pueden atenuarse en forma significactiva. Se indica un plan de cuidados nutricios en todos los pacientes que tienen (1) desnutrición grave (calificación 3), o (2) enfermedades graves (calificación 3), o (3) desnutrición moderada + enfermedad leve (calificación 2+1), o (4) desnutrición leve + enfermedad moderada (calificación 1 + 2).
140 Endonutrición. Apoyo nutricio Cuadro 10-6. Indicadores propuestos para inclusión en un perfil nutricional del individuo Indicador
Punto de corte
Utilidad
Grasa
Pliegues cutáneos
< P25
Diagnóstico. Monitoreo a mediano plazo
Músculo
Circunferencia del brazo
< P25
Diagnóstico. Monitoreo a mediano plazo
Excreción urinaria de creatinina
Índice de excreción de creatinina < 80%
Diagnóstico. Pronóstico a mediano plazo
Proteínas hepáticas
Albúmina < 3.5 g/dL
Diagnóstico. Pronóstico. Monitoreo a mediano plazo
Cuenta total de linfocitos
< 1 500 células/mm3
Diagnóstico. Pronóstico. Monitoreo a mediano plazo
Excreción urinaria de nitrógeno
> 5 g/24 h
Monitoreo a corto plazo
Peso actual
Pérdida de peso > 20%
Diagnóstico. Pronóstico. Monitoreo
Índice de masa corporal
< 18.5 kg/m2
Diagnóstico. Pronóstico
Órganos
Suma de los compartimientos
más frecuencia en la construcción del perfil nutrimental de un paciente adulto.
Metabolómica: la evaluación nutricional de siguiente generación La llegada del genoma humano ha cambiado de forma espectacular la forma en que la investigación biomédica se conduce y muy pronto cambiará la manera en que la ciencia se aplica a la nutrición y la salud. La investigación en nutrición y su aplicación a la salud pública han logrado tener un efecto notorio en la prevención de enfermedades causadas por deficiencia de los nutrimentos esenciales. Sin embargo, no basta con la identificación de la deficiencia de nutrimentos para resolver todos los problemas nutricionales. Los trastornos metabólicos deben relacionarse no tan sólo con nutrimentos esenciales, sin con los combustibles macronutrimentales y nutrimentos no esenciales. El rápido incremento de la incidencia de trastornos metabólicos vinculados con la regulación de la energía, la obesidad y la aterosclerosis afecta a la mayoría de los individuos de muchos países, incluidos los países desarrollados. Esta alta prevalencia ha hecho que el público y las instituciones sanitarias revaloren todos los aspectos relacionados con la nutrición, como el estilo de vida, la dieta y el ejercicio. Al tiempo que muchos temas comunes han emergido, los científicos concuerdan en un asunto: no existe un solo agente causal del problema nutricional en todas las personas afectadas. Esto quiere decir que la misma dieta que en un individuo sirve de apoyo para su salud y calidad de vida, lleva en otro a la obesidad y a trastornos metabólicos que comprometen la calidad de vida. Las bases genéticas de estas diferencias se han establecido por campos de reciente aparición, como la nutrigenética y la nutrigenómica. La investigación de la nutrición se formula ahora una serie de preguntas relacionadas con el futuro de la dieta y la salud. ¿Son todos los seres humanos iguales con respecto a su respuesta a la dieta? Si no, los seres humanos
deben alimentarse de diferente forma, de acuerdo con las diferencias en su genética y sus necesidades metabólicas. ¿Son esas diferencias evidentes para el individuo o para sus prestadores de atención médica? Si no, se deben desarrollar métodos para medir la base de las diferencias entre los seres humanos. ¿Son apropiados y suficientes los grupos actuales de biomarcadores diagnósticos para las enfermedades y distinguir la dieta apropiada de los seres humanos, para así tener una salud metabólica óptima? Si no, los metabolitos deben cuantificarse de tal forma que las diferencias en el metabolismo humano se resuelvan antes de que llegue a presentarse la enfermedad. ¿Un subconjunto pequeño de marcadores metabólicos proporciona una indicación de efectos previstos e involuntarios de la dieta que se relacionan con el metabolismo en su conjunto? Si no, los análisis metabólicos comprensivos (metabolómica) se deben realizar para garantizar que se determinan todos los aspectos de la salud con precisión. La selección dietética inadecuada ha acelerado el desarrollo de la enfermedad metabólica crónica y amenazado la capacidad del sistema de salud para tratarla. La nutrición necesitará colaborar con otras disciplinas científicas para desarrollar e implementar tecnologías de valoración metabólica y crear bases de datos de los perfiles de los metabolitos en seres humanos, de tal modo que se construya así el conocimiento requerido para relacionar el metabolismo con la dieta y la salud. La investigación bioquímica y fisiológica se debe dirigir para definir los mecanismos por los cuales la dieta interactúa con el metabolismo en diferentes individuos. El papel de las ciencias de la nutrición es integrar el metabolismo con las variables genéticas y dietéticas que afectan a la salud. En consecuencia, la personalización de la salud metabólica será obligada en los años por venir. Se han instituido en el mundo diversos programas encaminados hacia esta personalización, de los cuales se puede concluir que: a) es necesario desarrollar nuevas tecnologías para medir ciertos metabolitos en la sangre, b) se requieren métodos analíticos para medir límites significativos de la población junto con los aspectos fenotípicos de ésta, c) es necesario
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Compartimiento corporal
Evaluación del estado nutricional 141
Rx medicamentos
Tecnologías Evaluación cuantitativa
Bases de datos Fenotipo anodado
Conocimiento Asociación metabolismo/fenotipo
Nx alimentos
Lx estilo de vida
Figura 10-9. Los pasos de la metabolómica hacia una evaluación nutricional personalizada.
consultar las bases de datos existentes para establecer relaciones cuantitativas entre el resultado del metabolito medido y el resultado fenotípico y d) se requiere proveer a los consumidores individuales y los profesionales de la salud tecnologías para medir el metabolito en cuestión. En la figura 10-9 se muestran los tres pasos propuestos por la metabolómica hacia la evaluación personalizada del estado nutricional. Estos tres pasos que se requieren para llevar adelante la evaluación personalizada son: establecer primero tecnologías analíticas capaces de medir metabolitos de manera cuantitativa en líquidos representativos, como la
sangre; segundo, aplicar estas tecnologías a la medición de los metabolitos en poblaciones representativas y construir bases de datos que combinen las mediciones individuales de los metabolitos con varios aspectos del fenotipo; tercero, desarrollar el conocimiento bioquímico y metabólico para que sea capaz de alterar el metabolismo en direcciones particulares. Una vez completados estos pasos, las bases de datos anotadas junto con el conocimiento servirán de recursos de conocimiento predictivo para la industria farmacéutica, la industria de los alimentos y la industria de los pasatiempos.
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Capítulo 11
Cálculo de los requerimientos nutrimentales Luis Galindo Mendoza
Los seres humanos pertenecen al grupo de organismos heterótrofos, es decir, incapaces de sintetizar sustancias orgánicas a partir de materias inorgánicas; en consecuencia, para subsistir deben alimentarse con regularidad de macronutrimentos (carbohidratos, lípidos y proteínas) y micronutrimentos (oligoelementos y vitaminas). También se requieren agua y electrólitos. Los nutrimentos permiten obtener energía (mecánica, calor), conformar y reparar tejidos y regular los procesos vitales, como la contracción muscular, la dinámica de las enzimas y las funciones inmunológicas. En este capítulo se analizan algunos de los métodos que existen para calcular las necesidades de energía, macronutrimentos, micronutrimentos y agua, y que a la vez permiten diseñar una prescripción nutrimental.
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ENERGÍA La energía es la capacidad para realizar trabajo. El cuerpo humano depende de la energía química que se desprende de la oxidación de los nutrimentos energéticos que recibe, es decir, los carbohidratos, los lípidos, las proteínas, así como el alcohol. La energía se mide en calorías o julios. Una caloría (cal) es la cantidad de energía en forma de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14.5 ºC a 15.5 ºC en condiciones normales de presión atmosférica (101.325 kPa). La precisión de las temperaturas inicial y final es esencial para estandarizar las condiciones de medición y se basa en las propiedades físicas del agua. Dado que la caloría es una unidad muy pequeña para los cálculos comunes, en nutrición se utiliza por lo general la kilocaloría, es decir, 1 000 cal = 1 kcal. De acuerdo con Hangrove, la hipótesis histórica más factible establece que la palabra “caloría” como unidad de calor se acuñó en Francia entre 1787 y 1824, tal vez
invención del ingeniero químico Nicholas Clément, quien utilizó el término en sus conferencias pero nunca las publicó de manera formal. Marcellin Berthelot definió la “gran caloría” como 1 000 g-cal pero no la denominó “kilocaloría”. Es probable que el término “caloría” se introdujera al idioma inglés por la traducción de E. Atkinson en 1863 del texto Traite élémentaire de physique experiméntele et appliquée et de météorologie de Adolph Ganot. La palabra calorie se diseminó en el vocabulario científico de EUA probablemente después de que el fisiólogo estadounidense Wilbur O. Artwater visitó el laboratorio de Carl Voit en Alemania. La unidad de energía o cantidad de calor reconocida por el sistema métrico internacional es el julio, cuyo símbolo es J y expresa m2·kg·s–2, es decir, fuerza por distancia. De acuerdo con el Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), la equivalencia entre J y kcal es la siguiente: 1 kcal = 4.184 J
Sin embargo, por motivos prácticos, la equivalencia se redondea casi siempre a 1 kcal = 4.180 J. Dado que la definición de la kilocaloría es experimental, la equivalencia en julios también es experimental y varía entre 4.1852 y 4.1858 J si el experimento se realiza en 14.5 ºC a 15.5 ºC. En 1950, el BIPM publicó un valor medio experimental de equivalencia de 1 kcal = 4.1855 J, con una incertidumbre de 0.0005 J. Aunque la primera disposición oficial que tuvo México en relación con el uso del sistema métrico decimal fue la circular número 94 del Ministerio de Fomento, Colonización, Industria y Comercio del 20 de febrero de 1856, fue hasta el 9 de julio de 1883, durante el gobierno del general Manuel M. González, presidente de México entre 1880 y 1884, cuando se iniciaron las gestiones para la adhesión de México a la Convención del Metro, que se notificó el 4 de agosto de 1890 por Gustavo Baz, Ministro de México en París.
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146 Endonutrición. Apoyo nutricio
COMPONENTES DEL GASTO ENERGÉTICO El gasto energético (GE) es una característica determinante del individuo porque identifica su estado metabólico en un momento dado, de modo análogo a la presión arterial, la temperatura corporal o las frecuencias cardiaca y respiratoria, por lo que algunos investigadores han propuesto el GE como el nuevo o quinto signo vital que debería tomarse de modo sistemático en todo enfermo. El GE tiene varios componentes: El gasto metabólico basal (GMB) es la energía necesaria para mantener el funcionamiento celular, orgánico y sistémico, incluidas las frecuencias cardiaca y respiratoria, y mantener la homeostasis y la temperatura corporal cuando el sujeto ha estado en un ayuno de 12 horas, está despierto y en un ambiente térmico neutral. El GMB decrece en forma proporcional a la edad del individuo y es proporcional de manera directa a la masa metabólicamente activa del organismo, como el corazón, el sistema nervioso central, el hígado y riñones en la edad pediátrica y la masa muscular activa en los adultos. El gasto energético en reposo (GER) es igual al GMB, pero sin ayuno de 12 horas, y por lo tanto es un 10% mayor que el GMB. La termogénesis generada por los alimentos es el costo energético que significa la digestión, absorción y
almacenamiento de los nutrimentos, y está determinada por la ingestión energética, el momento de la ingestión o administración, así como por la composición de la comida o la fórmula parenteral o enteral. La síntesis de proteínas a partir de aminoácidos requiere 25% a 57% del contenido energético de las proteínas ingeridas; la síntesis de glucógeno con glucosa necesita el 4% de su energía; y la síntesis de lípidos con otros lípidos o glucosa representa el 2% y el 28% de la energía de los sustratos de origen, respectivamente. La termogénesis generada por alimentos necesita 5 a 10% del GER. Además, el GE se modifica por diversas variables como la actividad física, que en un paciente adulto hospitalizado típico puede representar por lo menos un 5% por arriba del GMB, y las enfermedades, cuyo efecto varía en función del grado de la reacción inflamatoria provocada y los antecedentes nutricionales del paciente. El gasto energético total (GET) resulta de la suma algebraica del GMB y la termogénesis generada por alimentos con el costo de la actividad física, el crecimiento y las pérdidas por excreciones (heces y orina).
CALORIMETRÍA INDIRECTA Como todo sistema termodinámico, los seres vivos intercambian energía en forma constante con el medio ambiente, tanto en el estado de salud como en la enfermedad. Toda la energía utilizada por los seres humanos se deriva de la energía química de los nutrimentos (carbohidratos, lípidos y proteínas), que a través del proceso de oxidación convierte estos nutrimentos en dióxido de carbono y agua. Una parte de la energía química liberada se pierde en forma de calor y otra parte queda atrapada como ATP. Como este proceso requiere el consumo de oxígeno y una de sus consecuencias es la producción de dióxido de carbono, se puede determinar el flujo de la energía al medir las variables que interactúan. La calorimetría indirecta es el método por el cual se determina el tipo y la tasa de oxidación de los sustratos y la producción de calor in vivo y de modo no invasivo a partir de la medición del intercambio de gases. La calorimetría calcula el gasto energético (GE) a través de la medición del consumo de oxígeno (VO2, algunas veces represen O ) y la producción de dióxido de carbono tado como V 2 CO ). La (VCO2, que a su vez se representa como V 2 calorimetría indirecta se considera como el estándar de oro en investigación y en la práctica clínica para calcular el GE de un individuo. El componente del GE medido por un calorímetro depende de la metodología; para fines clínicos, se considera que se cuantifica el gasto energético en reposo (GER). Existen varios tipos de calorímetros indirectos según sea el método utilizado para medir el VO2. Los calorímetros de circuito abierto determinan el VO2 al medir la diferencia en la concentración de O2 entre el aire inspirado y el aire espirado, así como los volúmenes ventilatorios.
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La Norma Oficial Mexicana NOM-008-SCFI-2002 publicada el 24 de octubre de 2002 se basa en los acuerdos sobre el Sistema Internacional de Unidades (SI) alcanzados en la XXI Convención de la Conferencia General de Pesas y Medidas realizada en 1999 y confirma al julio como medida aceptada de energía y considera que la caloría es una unidad que no debe utilizarse en las actividades científicas, tecnológicas, educativas, industriales y comerciales actuales. Sin embargo, la fuerza de la costumbre, así como la influencia científica y económica de Estados Unidos, el único país en el mundo que, junto con Liberia y Burma, no ha adoptado el SI, hacen que todavía se utilice la kilocaloría en forma regular para comunicar cálculos y prescripciones. En 1972 y 1974, Max Kleiber publicó una defensa de la kilocaloría en la que aducía, en primer lugar, que su definición se derivaba de unidades propias del SI, como la diferencia de temperaturas expresada en ºC y la masa expresada en kilogramos. Su segundo argumento, quizás más sólido, señala que la kilocaloría debe considerarse como la unidad métrica del calor, que es una forma de energía, pero no la unidad para expresar la energía, al margen de que varios tipos de energía puedan intercambiarse de una forma a otra. Kleiber afirmó además que la energía como tal no puede medirse […] para medir la energía uno tiene que bajar un escalón desde la energía per se a un nivel de abstracción más bajo hasta alguna de las manifestaciones de la energía, como el trabajo, la energía química o el calor, que sí cambian.
Cálculo de los requerimientos. . . 147 Los calorímetros de circuito cerrado calculan el VO2 tras mensurar el cambio en el volumen de un reservorio de O2 en función del tiempo. Los calorímetros disponibles en el comercio son de circuito abierto y para calcular el VO2 utilizan una ecuación que exige medir las concentraciones de O2 en el aire inspirado y espirado (FIO2 y FEO2), así como los volúmenes inspiratorio y espiratorio, VI y VE: VO2 = VI (FIO2) – VE (FEO2)
Para calcular la VCO2 se recurre a una ecuación similar: VCO2 = VE (FECO2) – VI (FICO2)
donde FECO2 y FICO2 son, de forma respectiva, las concentraciones de CO2 en el aire espirado y el inspirado. Como las diferencias entre los volúmenes VI y VE son técnicamente difíciles de medir, se usa por lo regular la transformación de Haldane, que asume que el nitrógeno gaseoso (N2) es relativamente insoluble y constante en el aire inspirado y espirado. Si no hay captación neta de N2 (como sucede por ejemplo durante la práctica del buceo, en la cual el aire comprimido se respira a presiones mayores a la atmosférica y el N2 se disuelve en los tejidos), entonces el VI se puede calcular del siguiente modo: V1 =
FEN2 FEN2
VE
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donde FEN2 y FIN2 son, respectivamente, las fracciones espirada e inspirada de N2, y en ausencia de otros gases, como en el caso de los anestésicos, entonces la FIN2 = 1 – FIO2 – FICO2 y FEN2 = 1 – FEO2 – FECO2; por
Fuente de gas inspirado
lo tanto, si se sustituyen los términos en la ecuación para calcular el VO2, se obtiene: VO2 =
(1 - FEO2 - FECO2) 1- FIO2
(FIO2 - FEO2) VE
Ésta es la ecuación utilizada por la mayor parte de los equipos comerciales de calorimetría indirecta. El cálculo de la VCO2 es mucho más simple porque la concentración de CO2 en los gases inspirados, sea aire ambiental (< 0.03%) u O2 puro (en un paciente con ventilación mecánica asistida), son mínimas; la fórmula es entonces: VCO2 = VE (FECO2)
Asimismo, casi todos los calorímetros indirectos comerciales emplean una cámara de mezclado (figura 11-1) que permite realizar mediciones en pacientes con ventilación espontánea con boquilla, mascarilla o dosel (canopy). El dosel es un casco transparente que cubre la cara y tiene dos aberturas y una extensión sobre una superficie más o menos grande para crear un microambiente en el que se mezcla el aire ambiente aspirado por un ventilador hacia una de las aberturas con el aire espirado por el paciente. La otra abertura lleva el aire mezclado hacia la cámara de mezclado del calorímetro. Este tipo de calorímetros es muy cómodo para el paciente porque se evitan las pinzas que deben utilizarse en las narinas para impedir la fuga de aire espirado cuando se usa una boquilla y sirve también para evaluar a los enfermos con ventilación mecánica (figura 11-2). El analizador MGM (Utah Medical Products) es uno de los calorímetros más utilizados, incluso en México (fi-
Transductor de presión O2
Bomba de vacío
Gas espirado Cámara de mezclado
CO2
Microprocesador y control electrónico
Transductor de flujo
Figura 11-1. Diagrama de un calorímetro de circuito abierto que incorpora una cámara de mezclado.
148 Endonutrición. Apoyo nutricio
Figura 11-2. Calorímetro indirecto con dosel (canopy). Foto: Cortesía del Dr. José Antonio Ruy-Díaz Reynoso.
gura 11-3). Para medir la concentración de O2, el aparato posee un tubo de cerámica de óxido de circonio cubierto por dentro y fuera con capas finas de platino, que son permeables al oxígeno y se ioniza a una temperatura de 900 ºC, de tal modo que se establece una diferencia de potencial entre las dos superficies de platino, en función
de la concentración de O2 presente. El CO2 se mide mediante un analizador de absorción infrarroja. El CO2, como muchos otros gases, absorbe longitudes de onda específicas de luz infrarroja, y cuando un haz de luz infrarroja pasa a través de una muestra de gas que contiene CO2, cierta cantidad de luz se absorbe y esta absorción se compara con un patrón de referencia. Existen también calorímetros indirectos que miden la FIO2, FEO2, FICO2, FECO2 y el volumen corriente en cada ventilación. Dado que no hay una cámara de mezclado, los resultados de las mediciones se promedian durante un determinado periodo de tiempo. En fecha reciente existen calorímetros portátiles que determinan la VO2 (al cuantificar la FIO2 y la FEO2), la humedad relativa, la temperatura y la presión barométrica, y asimismo calculan el GER. Estos aparatos llevan a cabo una autocalibración antes de cada medición sin necesidad de tener patrones de referencia y sus resultados los han validado varios autores utilizando como estándar las técnicas comunes. Una desventaja de estos calorímetros puede ser el empleo de pinzas nasales para evitar la contaminación y las fugas de aire en las muestras, que resultan incómodas para algunos enfermos (figura 11-4).
Gasto energético por calorimetría Mediante la determinación de los valores energéticos para una mezcla de 1 g de carbohidratos, lípidos y proteínas, con el consumo de x litros de O2 y la producción de y litros de CO2 en un calorímetro directo (en el cual se quema una muestra y se mide la transferencia de calor) se puede medir la cantidad de cada sustrato consumido. De este modo se desarrolló la fórmula de Weir para calcular el GER en kcal/día a partir del VO2 y la VCO2:
Figura 11-3. Calorímetro indirecto MGM con tanque de CO2 para calibración del sensor infrarrojo, computadora e impresora. Foto: Cortesía del Dr. Francisco Terrazas Espitia, Hospital Español de México.
Figura 11-4. Calorímetro indirecto portátil de ventilación por ventilación MedGem con boquilla y pinza nasal. Foto: cortesía de Luis Galindo-Mendoza.
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M (kcal/min) = [(3.941)(VO2 L/min) + (1.106)( VCO2 L/min) – (2.17) (N2U g/día)]
Cálculo de los requerimientos. . . 149 donde M es el gasto energético expresado en kcal/min y N2U es el nitrógeno urinario en g/día; si M se multiplica por los 1 440 minutos que hay en un día se obtiene el GER en kcal/día. Si se soslaya el efecto del metabolismo de las proteínas, el error en el cálculo energético es del 1% por cada 12.3% del total de kilocalorías que provienen del metabolismo proteínico, por lo que la ecuación de Weir se puede simplificar de la siguiente manera:
El GER se puede determinar también si se usa sólo el VO2, como hicieron Harris y Benedict para elaborar sus fórmulas. Sin embargo, una desventaja es que resulta necesario asumir que la VCO2 es normal porque el RQ debe estar en límites normales. Se emplea la siguiente ecuación:
GER (kcal/día) = [(3.941)(VO2 L/min) + (1.11)( VCO2 L/min)] 1440 min
El error en el cálculo energético para el límite normal de RQ es típicamente menor de 7%. Otra desventaja es que si no se tiene la VCO2, entonces no se puede calcular el RQ.
De modo análogo, se puede calcular el metabolismo endógeno de los carbohidratos (MCHO), lípidos (MLIP) y proteínas (MPRO) en g/min, así como la producción de agua metabólica (MH2O) en mL/min. Si se multiplican estos números por 1 440 se obtienen los valores en g/día o mL/día. MCHO = (4.12)(VCO2 L/min) – (2.91)(VO2 L/min) – (2.42)(N2U g/día) MLIP = 1.81 (VO2 – VCO2 L/min) – (1.68)(N2U g/día) MPRO = (6.25)(N2U g/día) MH2O = (0.301)(VO2 L/min) + (0.374)(VCO2 L/min) – (0.589)(N2U g/día)
Coeficiente respiratorio Otra variable derivada de la calorimetría indirecta es el coeficiente respiratorio (o RQ por sus siglas en inglés), que se obtiene de la forma siguiente:
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RQ =
VCO2 VO2
El RQ se emplea para determinar el uso neto de los sustratos y como indicador de control de calidad. En el cuadro 11-1 se consigna el RQ para varios sustratos. El RQ se mantiene en un límite tan estrecho en el ser humano (entre 0.67 y 1.2) que cualquier valor obtenido fuera de él puede considerarse como un error en la técnica de medición.
Cuadro 11-1. Coeficiente respiratorio (RQ) para la oxidación de varios sustratos Sustrato y metabolismo Lipogénesis
RQ 1.0 a 1.2
Oxidación de carbohidratos
1.0
Oxidación de sustratos mixtos
0.85
Oxidación de proteínas
0.82
Oxidación de lípidos
0.71
Cetonas
0.67
Etanol
0.67
GER (kcal/día) = VO2 mL/min (6.95)
Consideraciones técnicas El método de la calorimetría indirecta se ha validado en pacientes con diversas afecciones y condiciones clínicas, entre ellas traumatismo múltiple, traumatismo neurológico, disfunción orgánica múltiple, síndrome de reacción inflamatoria sistémica, sepsis, síndrome de insuficiencia respiratoria progresiva, efectos de agentes barbitúricos y relajantes, mala nutrición en individuos con bajo peso, sobrepeso, amputación de extremidades o edema. Asimismo, es útil para identificar la causa de una respuesta inadecuada al apoyo nutrimental calculado con fórmulas en pacientes con desnutrición persistente, falla para retirar el apoyo mecánico ventilatorio o cicatrización deficiente, y para detectar el origen de los signos de apoyo nutrimental deficiente o excesivo. Sin embargo, para que los resultados obtenidos sean confiables, deben seguirse algunas reglas: • El paciente debe estar en reposo en cama o en un diván por 30 min antes de realizar el estudio. • Si el individuo recibe alimentación intermitente en bolos, se realiza el estudio una hora después de la última administración de fórmula si se quiere incluir el efecto de la termogénesis generada por alimentos o cuatro horas después si se quiere excluir este efecto. • Si se administra apoyo nutrimental continuo, la fórmula debe ser estable en composición y velocidad de infusión por 12 horas continuas. • El estudio se lleva a cabo en condiciones de inmovilidad y neutralidad térmica. • Si es posible en términos médicos, se suspenden todos los aportes complementarios de oxígeno para medir bajo condiciones ambientales normales y la FIO2 permanece constante. • Si es necesario modificar los parámetros ventilatorios entonces se debe retrasar el estudio por 90 min. Si el sujeto se sometió a hemodiálisis, el estudio se retrasa 3 a 4 h. • No debe haber fugas en el sistema de toma de muestras. • El paciente no debe estar bajo los efectos de la anestesia en las últimas 6 a 8 h. • Los datos que se emplean para el cálculo de gasto energético en reposo (GER) y el RQ se toman del periodo de equilibrio del estudio, de acuerdo con los criterios estadísticos que se definan.
150 Endonutrición. Apoyo nutricio
Del mismo modo, hay muchas variables que pueden interferir en la confiabilidad del estudio, por ejemplo: • Asistencia mecánica ventilatoria con FIO2 ≥ 60. • Presión positiva al final de la espiración (PEEP) > 12 cmH2O. • Una FIO2 inestable por más de ± 0.01%.
Recomendaciones nutrimentales En términos generales, un RQ < 0.82 sugiere un apoyo nutrimental insuficiente. A menos que haya alguna contraindicación debida a las condiciones clínicas del paciente, debe incrementarse el aporte energético. Un RQ de 0.85 a 0.95 sugiere una utilización mixta de sustratos, y por lo tanto un régimen apropiado. Un RQ > 1 indica sobrealimentación y lipogénesis potencial. Debe revisarse la prescripción para no proporcionar más del 130% del GER medido. En el enfermo grave debe recordarse que el RQ puede variar de manera significativa debido a factores diversos propios de un individuo en estado crítico; algunos se mencionan en el cuadro 11-2. Aun así, si el RQ se conserva en los márgenes habituales señalados antes, es muy probable que la medición sea correcta y confiable. Una vez que se ha determinado el GER, la prescripción nutrimental se realiza por lo regular sobre el gasto energético total (GET), que se determina con la fórmula: GET = GER × factor de actividad × factor de estrés
Sin embargo, las investigaciones más recientes han demostrado que en la mayor parte de los casos es apropiado prescribir sólo el 100% del GER en los enfermos graves,
Cuadro 11-2. Situaciones que pueden afectar el VO2 y la VCO2 Varones
Mujeres
VO2 aumentado
• Acidosis metabólica • Hipermetabolismo
• Hiperventilación • Sobrealimentación
VO2 disminuido
• Alcalosis metabólica • Hipometabolismo • Ayuno / cetosis
• Hipoventilación • Gluconeogénesis • Subalimentación
VCO2 aumentada
• Sepsis • Hipertermia
• Hipermetabolismo • Hemotransfusión
• Temblor / agitación / movimiento excesivo • Incremento de la ventilación minuto • Infusión de inotrópicos (dopamina, dobutamina) • Hemodiálisis (hasta 4 h después) • Sobrealimentación VCO2 disminuida
• Hipotermia • Hipotiroidismo • Parálisis • Sedación profunda
• Ayuno / inanición • Edad geriátrica • Anestesia general • Coma o sueño profundo
ya sea que se encuentren o no en una unidad de cuidados intensivos (UCI), y que agregar energía por concepto de los factores de actividad y estrés sólo incrementa la posibilidad de complicaciones por sobrealimentación. Más aún, algunos pacientes se pueden beneficiar de recibir un apoyo nutrimental hipocalórico (50 a 75% del GER medido), por ejemplo: • Obesidad de grado III (índice de masa corporal > 40 kg/m2) • Síndrome de realimentación • Desnutrición grave • Traumatismo en periodo posterior a la reanimación por estado de choque • Inestabilidad hemodinámica • Síndrome de insuficiencia respiratoria progresiva • Enfermedad pulmonar obstructiva crónica • Síndrome de disfunción orgánica múltiple • Síndrome de reacción inflamatoria sistémica o sepsis En estos casos se recomienda un aporte proteínico radical (1.5 a 2.0 g/kg de peso/día). Bajo el esquema tradicional se sumaba un 5% por concepto de actividad en el paciente encamado en la UCI. En sujetos estables que recibirán apoyo nutrimental intermitente se puede incrementar la prescripción en un 5% por concepto de termogénesis generada por alimentos. Los pacientes que son aptos para apoyo nutrimental artificial casi nunca están en condiciones de alcanzar el anabolismo; sin embargo, si éste fuera el caso, se puede agregar hasta un 30% al GER para promover la restitución nutrimental. Rebasar el 130% del GER sólo conduce a complicaciones metabólicas y respiratorias por sobrealimentación. No hay consenso en cuanto a la frecuencia con la que debe realizarse la determinación del GER por calorimetría indirecta, pero una determinación semanal o cada vez que haya un cambio significativo de las condiciones clínicas del paciente puede ayudar a minimizar las posibilidades de complicaciones derivadas de un apoyo nutrimental insuficiente o excesivo.
Ecuaciones de Harris y Benedict James Arthur Harris (1880-1930) y Francis Gano Benedict (1870-1957) publicaron en 1919 una monografía en la que describían parámetros metabólicos determinados por calorimetría indirecta en 136 varones y 103 mujeres sanos (figura 11-5). Utilizaron un circuito cerrado humectado en el que la producción de CO2 y el consumo de O2 se medían por cambios de peso. A partir de estas mediciones, Harris y Benedict (HB) derivaron unas fórmulas de regresión que calculan el gasto energético basal (GEB) a partir de la talla, el peso, la edad y el género. GEB varones = 66.473 + 5.003 (T) + 13.752 (P) – 6.755 (E) GEB mujeres = 655.096 + 1.850 (T) + 9.563 (P) – 4.676 (E)
donde T es la talla en centímetros, P es el peso actual en kilogramos y E es la edad en años. En 1928 y 1935, Be-
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• Si el individuo tiene dolor o está agitado, se deben administrar los analgésicos o sedantes apropiados cuando mucho 30 min antes del estudio.
Cálculo de los requerimientos. . . 151 Las ecuaciones de HB son todavía las más empleadas para calcular el GEB. Si se decide utilizarlas, debe tomarse en cuenta lo siguiente: Hay que asegurarse de usar las ecuaciones originales: Charles W. Van Way III publicó en 1992 un análisis de 24 versiones publicadas de las ecuaciones de HB y encontró que ocho versiones tenían una variación suficiente para producir errores de 7 a 55% en el cálculo del GEB. Varios autores han llamado la atención sobre las limitaciones que tienen las ecuaciones de HB. Domenique R. Garrel publicó en 1986 un trabajo experimental y una revisión con los que documentó que las ecuaciones de HB sobrestiman el GEB en un 10 a 15% al comparar los cálculos con los resultados obtenidos con mediciones por calorimetría indirecta, en particular en las mujeres. Estas discrepancias no deben llamar la atención, ya que la metodología y la población con la que se obtuvieron las ecuaciones de HB difieren de las condiciones clínicas contemporáneas.
Ecuaciones de Ireton-Jones Figura 11-5. Portada del trabajo original de J. Arthur Harris y Francis G. Benedict. Foto: cortesía de Luis Galindo-Mendoza.
nedict publicó otras dos series de pacientes con lo que se conformó una muestra total de 168 varones de 30 ± 14 años y 169 mujeres de 40 ± 22 años de edad. Los cálculos se repitieron para la serie completa y se obtuvieron otras dos ecuaciones: GEB varones = 88.362 + 4.799 (T) + 13.397 (P) – 5.677 (E)
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GEB mujeres = 447.593 + 3.098 (T) + 9.247 (P) – 4.330 (E)
El coeficiente de correlación de la regresión para la ecuación de GEB en varones es de r = 0.88, con p < 0.001 y límites de confianza del 95% de ± 213 kcal/día. La ecuación para mujeres tiene una r = 83, con p < 0.0001 y límites de confianza de 95% de ± 201 kcal/día. Los cálculos los revisaron de nueva cuenta en 1984 Allan M. Roza y Harry M. Shizgal en Canadá con una computadora Digital PDP/11. La fórmula que se publica en libros y artículos está simplificada: GER varones = 66 + (13.7 × P) + (5.0 x T) – (6.7 × E) GER mujeres = 655 + (9.6 × P) + (1.8 x T) – (4.7 × E)
El peso empleado debe ajustarse a las condiciones del caso. En términos generales, en los pacientes muy desnutridos (peso actual menor del 75% del peso ideal) se utiliza el peso actual, ya que si se usa el peso ideal la prescripción rebasa las tasas de oxidación de los sustratos (véase más adelante). En los pacientes obesos se recomienda seguir las recomendaciones que se anotan más adelante en este capítulo.
Las ecuaciones de Harris-Benedict son todavía las más utilizadas en el campo clínico para determinar el GEB y calcular la prescripción energética. Sin embargo, como se mencionó antes, estas ecuaciones se determinaron a partir de los datos obtenidos por calorimetría indirecta en voluntarios sanos. En 1992, Carol Ireton-Jones publicó un conjunto de fórmulas derivadas por análisis de regresión multivariada que correlacionan algunos datos fácilmente medibles, como talla, peso, género, edad, diagnóstico, estado ventilatorio y obesidad con el GE medido en pacientes hospitalizados en una UCI con quemaduras, traumatismo y otros diagnósticos, como diabetes, pancreatitis y cáncer. Se desarrollaron dos ecuaciones diferentes a la luz del hallazgo de que los pacientes con apoyo mecánico ventilatorio tuvieron un GE significativamente mayor que los enfermos que ventilaban de forma espontánea. Los datos originales se tomaron con 200 enfermos y las ecuaciones se validaron en forma independiente con otros 100. Hasta la fecha, varios grupos de investigadores han revalidado las ecuaciones con sus propias poblaciones de pacientes y su autora las ha revisado con datos subsecuentes: Pacientes con ventilación espontánea (ecuación original; no requiere cambio): GER (kcal/día) = 629 – 11(E) + 25(P) – 609(O)
Pacientes dependientes del ventilador (ecuación original): GER (kcal/día) = 1925 – 10(E) + 5(P) + 281(G) + 292(T) + 851(Q)
Pacientes dependientes del ventilador (ecuación revisada): GER (kcal/día) = 1784 – 11(E) + 5(P) + 244(G) + 239(T) + 804(Q)
donde E es la edad en años, P es el peso corporal en kilogramos, G es el género (masculino = 1, femenino = 0), T es el diagnóstico de traumatismo (presente = 1, ausente
152 Endonutrición. Apoyo nutricio
CÁLCULO ENERGÉTICO EN EL PACIENTE OBESO El método para el cálculo del GE en el paciente obeso es aún controversial y la pregunta más frecuente es: ¿qué peso debe utilizarse para calcular los requerimientos en el enfermo obeso, el actual, el ideal o el ajustado? Una de las opciones consiste en usar el peso corporal ajustado (PCA), sugerido por primera vez por la American Dietetic Association en 1984 con base en estudios que señalaban que un 2 a 38% del exceso de peso en los individuos obesos estaba conformado por peso magro. La falta de sustento científico para emplear el PCA ha propiciado la aparición de diversas fórmulas para determinarlo. En esencia, se trata de agregar al peso ideal (PI) un porcentaje de la diferencia entre el peso actual (PA) y el PI. En una revisión de los artículos publicados se encontró que este porcentaje oscila entre 25 y 50%. Utilizar el PCA con un factor de corrección del 25%, ya sea con la ecuación de Harris-Benedict o con prescripción de 20 a 25 kcal/kg/día, fue un método satisfactorio para prevenir la sobrealimentación y puede ser una aproximación inicial razonable para el cálculo del apoyo nutrimental hipocalórico del paciente obeso hospitalizado. Se recomienda usar el PCA con un factor de corrección del 50% cuando el objetivo es proporcionar un apoyo nutrimental eucalórico en los enfermos obesos hospitalizados. Sin embargo, debe recordarse que el empleo del PCA es, en el mejor de los casos, un método empírico. Existe mejor y mayor evidencia si se aborda al paciente obeso con una fórmula que incorpore el peso actual, como la prescripción de 25 kcal/kg de peso actual/ día. Un abordaje más consistente puede lograrse al utilizar las ecuaciones de Ireton-Jones o las de Mifflin-St. Jeor: GER (kcal/día) varones = 10(P) + 6.25(T) – 5(E) + 5 GER (kcal/día) mujeres = 10(P) + 6.25(T) – 5(E) – 161
donde P es el peso actual en kilogramos, T es la altura en centímetros y E es la edad en años. Como una regla
práctica, la American Society for Parenteral and Enteral Nutrition (ASPEN) sugiere también el uso de las ecuaciones de Owen: GER (kcal/día) varones = 879 + 10.2(P) GER (kcal/día) mujeres = 795 + 7.2(P)
donde P es el peso actual en kilogramos. Dado que la obesidad se ha convertido en un problema de salud pública en países como México, es importante que toda persona que intervenga en el manejo nutrimental del paciente obeso conozca las opciones disponibles para los cálculos y que actualice sus conocimientos de manera constante con base en la nueva evidencia clínica disponible.
REGLA DE KILOCALORÍAS POR KILOGRAMO También conocida como “regla del pulgar” (término derivado de la expresión anglosajona rule of thumb, que se refiere a “un modo de proceder basado en la experiencia y sentido común” o a un “principio general reconocido como más o menos correcto, sin pretender que sea científicamente exacto”), es una recomendación empírica que sugiere prescribir la energía total diaria con referencia al peso corporal del individuo, y está aceptada como una regla racional por la ASPEN. El límite de recomendación es de 20 a 35 kcal/kg de peso actual por día (85 a 145 kJ/kg por día). Es evidente que si esta regla fuera del todo satisfactoria, no habría necesidad de preocuparse por medir el GE con calorimetría indirecta o de validar ecuaciones de regresión multivariadas construidas con mediciones prospectivas. Sin embargo, es una aproximación útil y se recomienda verificar de modo continuo su correlación con los demás métodos expuestos.
KILOCALORÍAS TOTALES O KILOCALORÍAS NO PROTEÍNICAS Es frecuente preguntarse si el GER expresa la necesidades energéticas totales o tan sólo las no proteínicas. Ello tiene un origen histórico cuando se consideraba que había que proporcionar la energía suficiente para que las proteínas administradas se usaran sólo para la construcción de masa magra y no como fuente energética. Sin embargo, el cuerpo no puede distinguir cuál es la intención que se tiene al administrar proteínas y, aun cuando se prescriba una cantidad suficiente de energía, parte de las proteínas se utilizará como fuente de energía. Por ello, el GER calculado o medido, y sobre el que se basa la recomendación nutrimental, representa la energía total.
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= 0), Q es el diagnóstico de quemadura (presente = 1, ausente = 0) y O es el diagnóstico de obesidad > 30% del peso correspondiente en las tablas de la Metropolitan Life Insurance de 1959 o IMC > 27 kg/m2 (presente = 1, ausente = 0). Para el diseño de las ecuaciones no fue necesario especificar la extensión o profundidad de las quemaduras o clasificar el traumatismo. Al comparar los resultados obtenidos con las ecuaciones de Harris-Benedict y Ireton-Jones, la primera tiene un coeficiente de correlación entre el GER medido y el calculado de r = 0.60, con un error medio en la predicción del GER de + 410 kcal/día, en tanto que la segunda tiene una r = 0.69 y un error de – 6 kcal/día en las poblaciones estudiadas. Dado que las ecuaciones de Ireton-Jones se derivaron de poblaciones con trastornos, no es necesario hacer ajustes con factores de corrección por estrés o actividad.
Cálculo de los requerimientos. . . 153 Una vez aclarado el punto previo, conviene decir que por razones prácticas se recomienda calcular la fracción de la energía total que corresponde a la energía no proteínica. Ese número sirve para expresar, por ejemplo, que el 70 a 85% de la energía no proteínica en la nutrición parenteral se compone de carbohidratos y del 15 a 30% de lípidos. No existe ningún sustento científico que avale esta forma de expresarse y resulta sólo de la facilidad para comunicar la composición de una fórmula, sobre todo cuando se deben hacer modificaciones en la prescripción de un enfermo con intolerancia a los carbohidratos. En nutrición enteral estos porcentajes son habitualmente de 65 a 80% para los carbohidratos y 20 a 35% para los lípidos. Aun así, una vez que se completa el cálculo de la energía y los macronutrimentos, se puede revisar la relación kcal a g de N. Alexander encontró en 1980 que los pacientes quemados que recibieron 20 a 23% de la energía total como proteína (relación kcal a g de N de 110:1) tuvieron una mejor función inmunológica, mejor supervivencia, menos días con bacteriemia y con antibióticos sistémicos que el grupo control de pacientes que recibieron tan sólo 17% de la energía total como proteína (relación kcal a g de N de 150:1). El uso coloquial de las kilocalorías no proteínicas no quiere decir que el GER calculado corresponde sólo a las kilocalorías no proteínicas.
el aporte de proteínas. En la insuficiencia renal aguda se presentan hipermetabolismo, catabolia proteínica y alteraciones de la síntesis de proteínas. La terapia sustitutiva induce más pérdida de proteínas, aminoácidos y albúmina. Los pacientes con insuficiencia renal crónica presentan con frecuencia desnutrición proteínico-energética. La recomendación actual para el aporte proteínico en sujetos con insuficiencia renal crónica avanzada o que están en diálisis es de 0.6 a 0.8 g/kg/día. Los pacientes en hemodiálisis o diálisis peritoneal crónica ambulatoria deben recibir entre 1.2 y 1.3 g/kg/día debido a las pérdidas de 10 a 15 g de proteína por sesión de diálisis. Los pacientes muy desnutridos o hipercatabólicos con insuficiencia renal aguda deben recibir entre 1.5 y 1.8 g/kg/día de proteínas, de preferencia con una mezcla de aminoácidos indispensables y no indispensables. La restricción de proteínas en los pacientes con hepatopatía se reserva para el control de la encefalopatía hepática manifiesta y no debe restringirse el aporte de proteínas en el paciente con hepatopatía crónica. El empleo de fórmulas enriquecidas con aminoácidos de cadena ramificada se recomienda sólo en el manejo de la encefalopatía crónica resistente al tratamiento farmacológico. El aporte de aminoácidos especiales como glutamina o arginina en situaciones clínicas especiales puede ser benéfico, pero no hay todavía recomendaciones que puedan considerarse sistemáticas.
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PROTEÍNAS La recomendación general para adultos sanos es de 0.8 g/kg/día, incluidos los adultos de edad geriátrica. En los pacientes catabólicos se sugieren entre 1.2 y 2 g de proteína por kg/día, de los que 25 a 30% deben proporcionarse como aminoácidos indispensables, ya sea porque se seleccionen proteínas de alto valor biológico en la nutrición enteral o porque se busque una fórmula parenteral que tenga esa composición. De acuerdo con las reglas ya mencionadas, debe suministrarse la energía suficiente para la incorporación de las proteínas. Para el cálculo de la relación entre kilocalorías y gramos de N, debe recordarse que no todas las soluciones parenterales y fórmulas enterales tienen el mismo aminograma, y que por lo tanto el contenido de N en dos soluciones con la misma concentración de proteína puede ser diferente. En otras palabras, el factor 6.25 que se utiliza casi siempre para encontrar la cantidad de N en una cantidad dada de proteínas representa sólo un promedio del contenido de N en las proteínas de alto valor biológico que se toman como referencia para elaborar los aminogramas de las soluciones parenterales y fórmulas enterales. Por ejemplo, en Impact®, que es una fórmula inmunomoduladora, 5.1 g de proteína proporcionan 1 g de nitrógeno. Hay que recordar que el nitrógeno referido aquí es diferente del N2, que es el nitrógeno molecular del aire ambiente del que se habló antes, y que no es metabólicamente activo en los seres vivos superiores, que carecen de la capacidad de fijar el nitrógeno ambiental. Los pacientes con insuficiencia renal y enfermedad hepática terminal pueden necesitar modificaciones en
CARBOHIDRATOS En México se acostumbra utilizar el término “hidratos de carbono”, de acuerdo con las recomendaciones de los investigadores mexicanos, si bien la versión española de la nomenclatura de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC por sus siglas en inglés) reconoce el término “carbohidratos”. Los carbohidratos deben administrarse a una tasa no mayor de 7 g por kilogramo de peso por día (5 mg/kg/min). La forma más común de administrar carbohidratos en nutrición parenteral es por medio de soluciones acuosas de dextrosa, que es glucosa hidratada. Como en la materia prima que se utiliza para elaborar las soluciones de dextrosa hay moléculas de agua que no proporcionan energía, el cálculo de la energía debe efectuarse con 3.4 kcal por gramo de dextrosa, y no con las 4.0 kcal por gramo de glucosa que proporciona la glucosa anhidra. Cuando se realizan los cálculos de nutrición enteral se utiliza la constante de 4.0 kcal por gramo de carbohidrato. El aporte de carbohidratos en la nutrición enteral procede de polímeros de glucosa, como maltodextrinas y almidones que requieren digestión antes de poder absorberse. Los pacientes diabéticos e intolerantes a la glucosa pueden recibir carbohidratos mientras se evite la sobrealimentación, no se rebase el límite mencionado con anterioridad y se mantenga la glucemia entre 100 y 200 mg/dL. En el enfermo grave, el control de la glucemia debe ser más estricto, por debajo de los 110 mg/dL, según las recomendaciones de Van den Berghe.
154 Endonutrición. Apoyo nutricio
Como sustrato energético, los lípidos deben proporcionarse a una tasa no mayor de 2.5 g/kg/día y el aporte se limita a 1 g/kg/día en los pacientes muy enfermos o inmunocomprometidos. Por lo menos 1 a 2% de la energía total debe proporcionarse como ácido linoleico y 0.5% como ácido a-linolénico para prevenir la deficiencia de ácidos grasos indispensables. La administración de emulsiones de lípidos intravenosos es segura en los pacientes con pancreatitis aguda, mientras los triglicéridos se mantengan por debajo de 400 mg/dL. Las emulsiones de lípidos disponibles se elaboran con aceite de soya, cártamo u olivo. Las fuentes de lípidos de las fórmulas enterales son los aceites vegetales de soya o maíz, ricos en ácidos grasos poliinsaturados. Para efecto de los cálculos de la energía proporcionada por las emulsiones de lípidos intravenosos, debe recordarse que éstas contienen glicerol y lecitina como emulsificantes; el glicerol es un triol que proporciona 4.32 kcal/g, y la energía que suministra debe tomarse en cuenta. Por ejemplo, 100 mL de una emulsión de soya al 10% contienen 10 g de lípidos y éstos proporcionan 9 kcal/g, para un total de 90 kcal. Sin embargo, los 100 mL de soya al 10% representan 110 kcal (es decir, 1.1 kcal/mL). La diferencia se halla en el contenido de glicerol. Por las mismas razones, 1 mL de emulsión de soya al 20% proporciona 2 kcal/mL y 1 mL de una mezcla física de triglicéridos de cadena media y triglicéridos de cadena larga al 20% (Lipofundin®) suministra 1.908 kcal/mL. El aporte energético de los lípidos en las fórmulas de nutrición enteral se calcula aún como 9 kcal/g.
AGUA Una prescripción normal para un adulto es de 30 a 40 mL/kg/día o 1.0 a 1.5 mL/kcal administrada. Sin embargo, el aporte de agua se individualiza en función de un gran número de variables, como el estado de hidratación y el balance de líquidos. Además, se toman en cuenta la función renal, la tolerancia al volumen, las pérdidas normales y anormales (fístulas enterocutáneas, vómito, evaporación en individuos quemados), la presión venosa central, y otros factores. Conviene recordar que en los pacientes con apoyo nutrimental enteral, no todo el volumen de fórmula prescrita corresponde a volumen por agua, ya que los solutos ocupan también un volumen. En cada caso particular se debe consultar la etiqueta de la fórmula para verificar cuánto volumen aporta cada envase, dado que de lo contrario se corre el riesgo de provocar una deshidratación. Del mismo modo, es necesario tomar en cuenta el agua que se produce como resultado de la oxidación de los sustratos, y que se mencionó antes como agua metabólica.
Cuadro 11-3. Recomendaciones diarias de electrólitos, oligoelementos y vitaminas enterales y parenterales en el adulto con funciones orgánicas normales para la edad según la American Society for Parenteral and Enteral Nutrition y el American College of Surgeons Nutrimento
Recomendación enteral
Recomendación parenteral
500 mg (22 mEq)
1 a 2 mEq/kg
2 g (51 mEq)
1 a 2 mEq/kg
Cloro
750 mg (21 mEq)
Para balancear acidez
Calcio
1 200 mg (60 mEq)
10 a 15 mEq
420 mg (35 mEq)
8 a 20 mEq
Sodio Potasio
Magnesio
700 mg (23 mmol)
20 a 40 mmol
Cinca
Fósforo
Varones >10 años 15 mg Mujeres >10 años 12 mg
5 µmol/kg (deficiencia) 2 µmol/kg (mantenimiento)
Selenio
Varones >19 años 70 µg Mujeres >19 años 55 µg
150 µg (deficiencia) 20 a 40 µg (mantenimiento)
Cobre
1.5 a 3.0 mg
0.5 a 1.5 mg (mantenimiento) 0.4 a 3.7 mg (pérdidas ) 0.15 mg (colestasis)
>10 años 2.0 a 5.0 mg
0.15 a 0.80 mg
50 a 200 µg
10 a 15 µg
Yodo
>11 años 150 µg
85 µg
Hierro
Varones >18 años 10 mg Mujeres 11 a 50 años 15 mg Mujeres >50 años 10 mg
3 mg
Varones 3 300 UI Mujeres 1 760 UI
3300 UIb
200 UI
200 UIb
Vitamina E (tocoferol)
8 a 10 mg TE
10 IUb
Vitamina K (filoquiona)
20 a 40 µg
0c
Tiamina (vitamina B1)
1.0 a 1.5 mg
3.0 mgb
Riboflavina (vitamina B2)
1.2 a 1.7 mg
3.6 mgb
Niacina
13 a 19 mg
40 mgb
Piridoxina (vitamina B6)
2.0 a 2.2 mg
4.0 mgb
4 a 7 mg
15 mg
Ácido fólico
0.4 mg
0.4 mg
Vitamina B12
3 µg
5 µg
100 a 200 µg
60 µg
60 mg
100 mg
Manganeso Cromo
Vitamina A (retinol) Vitamina D (ergocalciferol)
Ácido pantoténico
Biotina Vitamina C (ácido ascórbico)
a En castellano se aceptan los nombres de cinc y cinc. b Cantidad diaria proporcionada en preparaciones intravenosas
estándar. c Se debe administrar en soluciones periféricas
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LÍPIDOS
Cálculo de los requerimientos. . . 155
ELECTRÓLITOS Lo dicho para el aporte de agua se aplica en cierta forma al aporte de electrólitos. Este capítulo no intenta revisar los trastornos electrolíticos que con frecuencia presenta el paciente con apoyo nutrimental, sino tan sólo brindar una guía general. En el cuadro 11-3 se refieren los requerimientos habituales de Na, K, Cl, Ca, Mg y P en el adulto con funciones orgánicas normales. Para otros grupos de edad se deben consultar tablas especializadas. De acuerdo con la gravedad del paciente, debe vigilarse la concentración sérica de cada uno de estos electrólitos con una frecuencia semanal, pero que en el paciente grave puede ser hasta de varias veces al día. Los trastornos de los electrólitos se corrigen de acuerdo con los criterios establecidos en la práctica médica contemporánea, tratando de distinguir si el trastorno es simple o complejo, si corresponde a un trastorno verdadero o está simulado por alteraciones de la hidratación, y si se acompaña de anormalidades de la glucemia o trastornos ácido-base. Para elaborar los cálculos correspondientes, conviene recordar que existen en el mercado presentaciones de aminoácidos cristalinos con y sin electrólitos, y que algunos fármacos pueden contener también cantidades significativas de algunos electrólitos.
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MICRONUTRIMENTOS Muchos elementos (Zn, Fe, Cu, Cr, entre otros) y compuestos (vitaminas) intervienen de manera natural y necesaria en diversos pasos del metabolismo como cofactores de enzimas, transportadores o antioxidantes. Todas estas sustancias son indispensables, es decir, que el ser humano no las puede sintetizar y deben adquirirse de la dieta y, en el caso del apoyo nutrimental clínico, se deben administrar en la nutrición parenteral o enteral. Sin embargo, a pesar de que se reconoce su necesidad, es muy difícil determinar la cantidad necesaria de cada una de éstas, ya que las situaciones clínicas y los modelos experimentales de deficiencia son habitualmente mixtos, además de que las concentraciones séricas de una de estas sustancias no siempre representan la cantidad presente en el cuerpo o su biodisponibilidad, y no es práctico medir otros compartimientos, lo que requeriría por ejemplo la toma y análisis de biopsias. Para complicar las cosas aún más, el metabolismo de los micronutrimentos dista mucho de ser tan simple, como reponer la deficiencia de
una sustancia o limitar la administración de otra, puesto que existen diversas y complejas interacciones entre estos nutrimentos. Además, existen condiciones críticas como el síndrome de reacción inflamatoria sistémica que modifican el metabolismo de manera radical, incluida la síntesis de proteínas y antioxidantes para salvar la vida en condiciones de riesgo extremo. En estas situaciones puede haber disminución o aumento de algunos micronutrimentos, según sea su papel en la reacción inflamatoria y en la fase de recuperación y reponer o “complementar” alguna sustancia que se encuentra disminuida puede ser dañino. En la época actual, cuando se reconoce que las decisiones terapéuticas deben sustentarse en la fuerza de la evidencia, sólo deben incluirse en las fórmulas de apoyo nutrimental los micronutrimentos que cuenten con estas bases y dejar de lado las recomendaciones de la charlatanería o la mercadotecnia. Ahora bien, dado que no existe evidencia adecuada en términos de ensayos prospectivos, aleatorizados y controlados para cada uno de los nutrimentos, lo que se hace es seguir las sugerencias publicadas como RDA (Recommended Dietary Allowance), DRI (Dietary Reference Intake) o las de la American Medical Association (AMA), pese a que se obtuvieron en condiciones diferentes a las de la afección particular. La incertidumbre con respecto a las necesidades precisas de los micronutrimentos se refleja en que, en condiciones habituales, se prescriben mezclas estandarizadas de vitaminas y oligoelementos en la preparación de la nutrición parenteral. Las fórmulas de nutrición enteral tienen un contenido tal de micronutrimentos que completan 100 a 120% de las RDA si se consumen 2 000 kcal/día. Sin embargo, si bien estos criterios son adecuados para la mayoría de los adultos sanos, cabe preguntarse si se satisfarían las necesidades de los pacientes en estado crítico. Las revisiones que se han hecho han revelado que, con la mayor parte de los productos de nutrición enteral disponibles en el mercado, se completan las necesidades de micronutrimentos de la mayor parte de los enfermos graves, sobre todo gracias a que las RDA se definieron con un amplio margen de seguridad. Cuando un paciente tiene manifestaciones de una deficiencia de micronutrimentos se considera que, en términos generales, es seguro y suficiente administrar cinco a 10 veces la RDA por un periodo de cinco a siete días por vía enteral o parenteral. La administración de dosis suprafisiológicas puede estar justificada en ciertas circunstancias, como en la deficiencia de vitamina B12, en la cual hay riesgo de secuelas irreversibles y la prescripción de megadosis es segura y práctica. En el cuadro 11-3 se consignan las recomendaciones para la administración diaria de algunos micronutrimentos, incluidos oligoelementos y vitaminas.
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Capítulo 12
Consideraciones bioéticas en la práctica de la endonutrición Mary Carmen Mondragón Rodarte
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INTRODUCCIÓN Los médicos se ven obligados a tomar decisiones de índole ética todos los días. Con cada paciente, el personal de salud cuenta con una nueva oportunidad para descubrir y prescribir la acción adecuada. Esta práctica prudente no debe ser ajena al personal que integra el equipo de apoyo nutrimental; los médicos, nutriólogos, enfermeras y todo el personal que colabora en la alimentación deben reflexionar acerca de la importancia que tiene para el paciente y su familia cada una de las decisiones tomadas en relación con su alimentación. La nutrición artificial es un tratamiento relativamente nuevo y, por lo tanto, exige un análisis ético que debe hacer el personal encargado de administrar el tratamiento. Por lo tanto, tal y como ocurrió con la invención de la quimioterapia, los médicos del mundo entero tuvieron que analizar los riesgos y beneficios que tendría su aplicación en pacientes con cáncer, para emitir al final recomendaciones que hoy en día son la norma de todos los oncólogos; de la misma forma, el personal que labora en el la nutrición clínica debe reunirse y analizar los casos en los cuales la nutrición artificial debe iniciarse y aquellos en los que no se debe instituir, sin perder de vista en qué circunstancias específicas es más perjudicial para el paciente que beneficiosa, qué medidas se pueden tomar para reducir las complicaciones, cuáles son los riesgos de administrarla, los de no hacerlo o los de interrumpir el tratamiento. Si bien en la labor de todos los días, la valoración ética del tratamiento con nutrición artificial es práctica común por parte del equipo de apoyo nutrimental, esta valoración casi siempre se realiza de forma informal, ya que carece de una metodología determinada; es informal porque no
se utilizan algoritmos adecuados para tomar decisiones; y, de manera adicional, se puede afirmar que es unilateral porque el poder de decisión, las más de las veces, radica en el líder del equipo de apoyo nutrimental, que en la mayor parte de los casos es el médico; los demás integrantes del equipo, incluido el paciente, juegan un papel secundario en esta toma de decisiones. La nutrición artificial puede salvar la vida de un paciente, pero tiene consecuencias que van más allá de las complicaciones médicas. Dicho de otra forma, la decisión de iniciar alimentación por sonda o por vía parenteral en un paciente trasciende el ámbito médico, para introducirse en la esfera de la ética, dado que se relaciona con la vida y calidad de vida del sujeto y su familia. Es esta la razón por la cual la bioética resulta ser un sólido soporte, que permite al equipo de apoyo nutrimental tener una visión más completa de los distintos aspectos que intervienen en la decisión del tratamiento nutrimental.
BIOÉTICA Cuando W.T. Reich introdujo en 1978 este término, que era nuevo en el área de las ciencias, estableció que la bioética tenía por objeto el examen sistemático de la conducta humana en el campo de las ciencias de la vida y de la salud, analizando esta conducta a la luz de los valores y principios morales. Algunos de los aspectos que abarca son los siguientes: 1. Los problemas éticos de todas las profesiones sanitarias. 2. Las investigaciones sobre el comportamiento, al margen de sus implicaciones terapéuticas.
157
3. Los problemas sociales vinculados con las disposiciones sanitarias, la medicina del trabajo, la sanidad internacional y los lineamientos de control demográficos. 4. Los problemas de la vida animal y vegetal en relación con la vida del varón. Por ello, para valorar la actuación del equipo de apoyo nutrimental ante sus pacientes, la bioética es una herramienta útil que ayuda a analizar de forma sistemática los conflictos y busca la mejor solución para cada escenario.
La Asociación Americana de Dietética, en referencia a los deberes éticos de los nutriólogos, emitió en el 2002 un comunicado en el que establece lo siguiente: Es la postura de la Asociación Americana de Dietética, que el desarrollo de criterios clínicos y éticos para la nutrición e hidratación de las personas a lo largo de la vid debe estar establecido por los miembros del equipo de salud. Los nutriólogos registrados deberán actuar en colaboración para hacer recomendaciones en casos individuales sobre nutrición, hidratación y alimentación.
Diferencia entre la bioética y la deontología médica
Deber ético del equipo de apoyo nutrimental
La bioética difiere de la deontología médica en que aquélla propone una metodología para el análisis sistemático, mientras que la segunda se limita a ser una disciplina que recoge un conjunto de normas específicas para el comportamiento del médico, que por lo regular se integran en códigos reconocidos por la mayoría. Un ejemplo común es el código de ética médica publicado en Ginebra en 1948 que contiene el renombrado “Juramento de Ginebra” y que revisa y actualiza de manera constante la Asociación Médica Mundial. La deontología médica, aunque útil para establecer lineamientos, no ofrece la posibilidad de efectuar un análisis sistemático en situaciones determinadas. El problema con los códigos profesionales, derivados de la deontología médica, es que marcan sólo un conjunto de normas generales y simplificadas. Esta generalización o simplificación excesiva en los códigos no siempre incluye normas morales que se practiquen de modo universal, pero puede dar al profesional la falsa idea de que al acatarlos según su propio juicio, se cumplen los requerimientos éticos para su profesión. Es por ello que el profesional que integra el equipo de apoyo nutrimental, a la luz de la bioética, debe analizar su actuación de cara a sus pacientes y enriquecer así su práctica diaria.
El equipo de apoyo nutrimental tiene la obligación ética de proteger la vida de sus pacientes y aliviar el sufrimiento. Por esta razón, cada miembro del equipo debe, como primera obligación, tener una comprensión completa de las alteraciones metabólicas básicas y los efectos del tratamiento nutrimental, para contribuir a reducir la mortalidad y morbilidad de su paciente. Dicho en otras palabras, el primer deber del médico y nutriólogo encargados de recomendar el tratamiento nutrimental es conocer el campo de la nutrición para beneficiar a su paciente. Como remarcó el gran médico Stanley Dudrick, principal propulsor de la nutrición parenteral, cuando fue invitado por segunda vez a dirigir la cátedra en honor del Dr. Jonathan Evans Rhoads: Cualquier persona interesada y que sea competente en proveer nutrición óptima para sus pacientes sabe que es esencial que el conocimiento, juicio y competencia deben prevalecer en hacer la elección de cuáles son los mejores componentes de la dieta y cuál es la mejor forma para proporcionarlos a los pacientes bajo virtualmente cualquier situación o con cualquier condición adversa. El no utilizar cada herramienta de nuestra caja de herramientas de forma óptima nos detracta de nuestra educación, entrenamiento, profesionalismo y de nuestra ética y moral. Los profesionales que integran el equipo de apoyo nutrimental tienen dos obligaciones primordiales que se muestran en el cuadro 12-1. Cuando un médico o nutriólogo deciden retirar la vía oral a su paciente e iniciar un tratamiento a través de sonda nasogástrica, debe tomar en consideración no sólo el aspecto médico y nutricional, al valorar el peso del paciente, su diagnóstico y la integridad del tubo digestivo, sino también valorar el efecto que tendrá la sonda en la vida del individuo, ¿le causará incomodidad?, ¿habrá que restringirle el movimiento para que no se desaloje la sonda?, ¿el paciente tendrá recursos económicos suficientes para pagar este tratamiento? Todas estas preguntas deben responderse en conjunto, con herramientas éticas y de argumentación, de la misma forma que se respondieron las preguntas médicas. Es por ello que el binomio de obligaciones de los integrantes del equipo de apoyo nutrimental debe estar conformado por estos dos elementos, aunque rara vez el equipo de salud toma en consideración la importancia del segundo punto, o lo hace de forma simplificada, sin conceder la dedicación y el análisis que merecen el dilema de cada paciente.
Papel de la bioética en la práctica del equipo de apoyo nutrimental No todo lo que posibilitan los avances de la ciencia resulta moralmente adecuado. Aunque exista en la actualidad una técnica que permita clonar a un ser humano para disponer de una reserva de órganos “de emergencia”, “cultivar” a seres humanos y dejarlos crecer durante 20 años para extraer tan sólo sus órganos sanos resulta una práctica éticamente inválida. La ciencia médica establece todo lo que es posible llevar a cabo, pero compete a la ética médica analizar qué debe hacerse. Es por ello que la bioética está fundamentada en la ciencia, y a su vez toma en cuenta la legislación y los sentimientos del paciente para complementar su esfera de actuación. De esta forma, con base en la bioética, el profesional de salud que integra el equipo de apoyo nutrimental puede tomar decisiones morales en relación con el tratamiento de su paciente sobre fundamentos más sólidos.
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158 Endonutrición. Apoyo nutricio
Consideraciones bioéticas en la. . . 159 Cuadro 12-1. Obligaciones primordiales del equipo de apoyo nutrimental 1. Contar con los conocimientos y habilidades avanzadas en nutrición para hacer la evaluación de sus pacientes y recomendar una terapia nutrimental, que tomando en cuenta todos los aspectos fisiológicos, pueda lograr de la mejor manera las metas de nutrición establecidas para el paciente 2. Contar con herramientas de argumentación y conocimientos generales de ética para propiciar el ambiente de deliberación en su equipo de trabajo y para poder ofrecer a su paciente la mejor opción
Para poder tener una deliberación ética, la Asociación Americana de Dietética recomienda que todos los nutriólogos registrados posean ciertos elementos básicos del conocimiento. Estas recomendaciones son extensivas para todos los miembros del equipo de apoyo nutrimental. Los siguientes son elementos del conocimiento básicos para el equipo de apoyo nutrimental: Medicina clínica: conocimiento de la fisiología, fisiopatología y farmacoterapia básica. Razonamiento moral: conocimiento sobre la utilización clara del lenguaje y estructura lógica de los argumentos. Legislación sanitaria: conocimiento de las normas que regulan la práctica médica. Disposiciones institucionales: conocimiento de los procedimientos específicos y directrices del instituto en el que labora.
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Al conocer todos estos aspectos e integrarlos, resulta mucho más sencillo propiciar un diálogo con el paciente, su familia y el equipo de apoyo nutrimental para tomar decisiones adecuadas.
RESPONSABILIDAD DEL EQUIPO DE NUTRICIÓN EN PACIENTES CON ENFERMEDADES AGUDAS Y CRÓNICAS IRREVERSIBLES Es importante destacar que no importa el número de pacientes que se visite en un día, la similitud de los padecimientos, la obstinación o el enfado de cada paciente: los enfermos tienen un valor infinito y dignidad por el simple hecho de ser personas. La dignidad de los individuos no se pierde o atenúa, al margen de que sepan o no leer y escribir, no tengan posibilidades económicas para costear el tratamiento, estén cuadripléjicos, despidan olores desagradables o se comporten de forma desconsiderada con el personal médico. Es obligación del equipo de apoyo nutrimental reconocer en todo momento la dignidad que tiene cada uno de los pacientes encomendados a su cuidado.
El cuerpo del paciente Es una práctica común que los médicos hagan una disociación entre el cuerpo de su paciente y su espíritu, y por lo tanto crean que todas las intervenciones que tienen sobre el cuerpo del paciente no afectan la esfera espiritual. Pese a que parece lógica en primera instancia esta forma de concebir la relación entre el espíritu y el cuerpo, el estudio filosófico más profundo ha llevado a concluir que el cuerpo es la expresión física de la persona; mediante su cuerpo se manifiesta y se comunica en sociedad. El espíritu está unido sustancialmente al cuerpo, por lo que toda intervención, sea en beneficio o perjuicio del cuerpo, afecta a toda la persona. Para ver esta relación de forma más clara, basta considerar un ejemplo muy simple: el hecho de aplicar un catéter central tiene un efecto sobre el paciente que comienza antes del momento de la punción; el paciente experimenta sentimientos que van más allá de las sensaciones físicas de dolor e incomodidad; siente angustia, incertidumbre, miedo y aprensión; estos sentimiento y sensaciones afectan todas las esferas del paciente (emocionales, psicológicas y espirituales) y no sólo a su cuerpo; por ello, el equipo de atención nutricional no debe dejar de tener en cuenta que toda intervención en el cuerpo afecta al paciente en su totalidad.
Valoración del paciente Una valoración nutricional exhaustiva es la clave principal para tener todos los elementos de decisión objetivos. Es incontable el número de errores diagnósticos en el que se incurre porque no se dedicó el suficiente tiempo a la valoración del paciente y, por lo tanto, es responsabilidad ética del equipo de apoyo nutrimental practicar una buena valoración para proteger la vida de su paciente.
Tratamientos sistemáticos o tratamientos adecuados Se ha calculado que se gastan miles de millones de dólares cada año en tratamientos y pruebas diagnósticas “adicionales” prescritos por médicos, en casos en que los tratamientos y las pruebas representan poco o ningún beneficio para el paciente. Una práctica común consiste en solicitar al paciente “de rutina” una biometría hemática, aunque la consulta sea para tratar aspectos que no se relacionan con esto, como un dolor muscular. También es común que los médicos tengan seleccionado su método de tratamiento predilecto y lo apliquen sin discriminación a todos sus pacientes; por ejemplo, es frecuente escuchar que un médico diga ufano “Yo a todos mis pacientes les doy nutrición parenteral antes de la operación”. Los procedimientos innecesarios, sean diagnósticos o terapéuticos, son éticamente objetables. Primum non nocere (“primero no dañarás”) es el principio que rige la práctica médica y en ocasiones los
160 Endonutrición. Apoyo nutricio
1. Está establecida su utilidad mediante evidencia científica 2. Está demostrado su éxito desde el punto de vista estadístico 3. Su disponibilidad es razonable 4. Los beneficios para el paciente son mayores que los perjuicios Un medio es desproporcionado cuando cumple una de las primeras dos o varias de las siguientes características: 1. Sus efectos positivos esperados no son proporcionados con las dificultades e inconvenientes que tendrá su utilización. 2. Excede las posibilidades económicas del paciente y su familia 3. Es poco usual 4. Es muy doloroso 5. Su aplicación requiere un procedimiento difícil 6. Resulta peligroso En ética sólo la obligación de buscar la mejor solución posible persiste. Las mejores soluciones muchas veces no se encuentran establecidas en las prácticas de “rutina”; en realidad, deben desarrollarse y hallarse todos los días en el tratamiento de cada paciente, con base en los medios proporcionados disponibles.
Comunicación con el paciente Cada paciente, cualquiera que sea su problema físico o psíquico, tiene derecho a ser tratado con respeto. Este respeto se deriva de reconocer su dignidad como persona y la forma en que el equipo de apoyo nutrimental puede expresar al paciente este respeto es mediante la comunicación adecuada.
Es importante recordar que comunicación y “transmisión de información” son procesos muy diferentes, como lo muestra la figura 12-1. Se puede observar en la figura 12-1 que la comunicación es un proceso que implica una apertura de ambos agentes para entenderse: los dos tienen derecho a hablar, exponer sus dudas y sus sugerencias, y ser escuchados. Esta relación acorta la distancia entre ellos. La transmisión de la información es un proceso unilateral en el cual el médico es la parte activa y el paciente la pasiva que sólo se limita a recibir indicaciones. La información sobre el pronóstico y diagnóstico no es “propiedad” del médico; el paciente también tiene derecho de conocerla, y sobre todo a comprenderla, por lo que la tarea del equipo de apoyo nutrimental debe ser siempre procurar una comunicación clara y abierta. Los objetivos de la comunicación se enumeran en el cuadro 12-2. Mantener una buena comunicación con el paciente implica tiempo; uno de los principales problemas en la atención médica es el exceso de trabajo, lo cual siempre demerita la comunicación con el paciente cuando ya tan sólo se trata de resolver sus dudas, pero es necesario que el equipo de atención nutricional tenga en mente que cada minuto invertido en una comunicación efectiva con el paciente tiene como consecuencia un mejor diagnóstico y una participación activa del paciente, lo cual repercute al final en adhesión al tratamiento y un mejor pronóstico. En consecuencia, el tiempo “invertido” en comunicación se recupera al final, al ahorrar procedimientos posteriores por falta de comprensión del paciente.
Temas para tratar con el paciente Todo el personal de salud tiene una vocación de servicio, vocación de ayuda a los demás, vocación por la caridad y el trato compasivo. Esta vocación debe expresarse todos los días en el trato con los pacientes a través de la comunicación. Es importante permitir al paciente expresarse y facilitar esta expresión cuando no tiene facilidad para verbalizar sus dudas. Preguntar al paciente (“¿Cómo se ha sentido?”) puede favorecer la manifestación de algunas sensaciones, si bien casi nunca sentimientos. Es frecuente que el sujeto sienta un respeto extremo, que se puede interpretar como “miedo” al médico. Para diluir este temor, la actitud del personal de salud es muy importante; suelen
Comunicación
Médico
Paciente
Transmisión de la información
Médico
Paciente
Figura 12-1. Diferencia entre comunicación y transmisión de la información.
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estudios diagnósticos o terapéuticos sin justificación infligen más daño que beneficio al paciente, sea económico o físico. Por ello se ha establecido que un médico tiene siempre la obligación de proporcionar a un paciente medios ordinarios para su tratamiento, sin recurrir a la utilización de medios extraordinarios. La palabra “ordinario” muchas veces remite a la palabra “usual” o “común” y esto ha generado gran confusión en el personal de salud, ya que es posible que en cierto hospital sea la norma instituir alimentación por vía parenteral a cada paciente que ingresa al servicio de cirugía, sin tomar en cuenta si necesita el apoyo nutrimental o no, pero esta es la acción “ordinaria” en esa institución. En el caso de un paciente bien nutrido, con la vía oral íntegra, un apoyo con nutrición parenteral preoperatorio sería un medio extraordinario, si bien en el hospital que se pone como ejemplo fuera práctica común. Es por esta confusión que se utilizan de preferencia los términos: medios proporcionados y desproporcionados para diferenciar los tratamientos que son obligatorios de los que no. Un medio se proporciona cuando cumple estas tres características:
Consideraciones bioéticas en la. . . 161 Cuadro 12-2. Objetivos de la comunicación del equipo de apoyo nutrimental con el paciente y su familia Objetivos de utilidad para el médico 1. Identificar síntomas principales del paciente 2. Establecer una imagen sobre el estilo de vida del paciente que permitirá recomendar el tratamiento óptimo Objetivos de utilidad para el paciente: 1. Facilitar al paciente y a su familia la expresión de dudas y preocupaciones con respecto al tratamiento 2. Contribuir para disminuir en la medida de lo posible el sufrimiento del paciente 3. Favorecer canales de comunicación entre el paciente y su familia 4. Orientar al paciente en cuanto a las consecuencias de su terapia nutrimental para ayudarlo en el proceso de toma de decisiones
ser medidas muy útiles la mirada, expresiones físicas de confianza, dar la mano al paciente al saludarlo o conceder el tiempo de silencio para que el paciente pueda pensar en sus preguntas. Los temas que es recomendable tratar en la primera visita al paciente son: 1. Síntomas 2. Información sobre su estilo de vida 3. Diagnóstico y pronóstico 4. Tratamiento propuesto, beneficios y posibles efectos secundarios no deseados 5. Dudas acerca de la enfermedad, estilo de vida y tratamiento 6. Temores en relación con la enfermedad, estilo de vida y tratamiento sugerido 7. Tipo de relación familiar y sistemas de apoyo
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Los temas que se recomienda tratar en las visitas subsiguientes son: 1. Estado emocional del paciente 2. Estado físico de la persona 3. Factores que requiere mejorar el paciente para sentirse mejor 4. Forma en que la familia maneja la situación Algunos temas pueden ser difíciles o incluso el paciente puede sentir que se “invade” su privacidad y por ello también es importante que el personal médico tenga la capacidad para discernir esta incomodidad y evitar dichos temas. Por ejemplo, algunos pacientes, cuando carecen de redes familiares muy sólidas, encuentran difícil admitir que no hay alguien que los apoye en todo momento, y tratan de evitar el tema, para no dar la impresión de “soledad”. El equipo de apoyo nutrimental debe tener la capacidad de detectar la forma en que puede ayudar al paciente, sin invadir su intimidad. Otro momento que suele resultar de gran tensión, tanto para el paciente como para el equipo de atención nutricional, es el momento de explicar el diagnóstico y pronóstico cuando éstos no son favorables. Es importante
recordar que la verdad es la herramienta más importante, pero siempre debe ir acompañada de caridad hacia el paciente. La caridad es necesaria para seleccionar el momento de informarle su pronóstico (lo antes posible), explicar a él y a su familia las consecuencias, y dar una visión optimista, pero realista. Conocer la verdad sobre su situación, cuando es aguda o crónica, ayudará al individuo a aceptar y superar el estado de angustia y planear conductas de acoplamiento de forma más eficaz, a diferencia de mantener oculta la verdad. Algunas técnicas que se ha sugerido utilizar cuando se habla con el paciente son las siguientes: 1. Establecer empatía con el sujeto, ponerse en su lugar para observar las circunstancias desde su perspectiva y poder ayudar mejor. 2. Utilizar un lenguaje sencillo, que se adapte a su lenguaje. 3. Usar ejemplos concretos. 4. Mantener el contacto con la mirada durante toda la conversación. No mirar el reloj o el expediente cuando el paciente habla. 5. Saludarlo estrechando la mano cuando sea prudente para fomentar el lazo afectivo. 6. Dejar espacio suficiente después de cada pregunta para que el paciente sienta la libertad de expresarse.
Consentimiento informado En la práctica diaria, el consentimiento informado puede parecer un trámite legal, una forma de compromiso en la cual el paciente o una persona autorizada en su lugar “firma de enterado”; sin embargo, el consentimiento informado, o mejor llamado consentimiento bajo información, implica un trasfondo ético que va mucho más allá de lo que suele entenderse. En palabras de Adela Cortina, catedrática de filosofía jurídica moral y política, en su ensayo Tareas de una bioética latina, ofrece una definición más completa sobre el trasfondo del consentimiento bajo información: El consentimiento informado es el modelo ético del diálogo entre dos seres humanos autónomos, que se reconocen recíprocamente como interlocutores válidos cuando se trata de tomar decisiones que afectan a ambos, porque uno de ellos (el paciente) es aquel cuyo cuerpo se interviene, y el otro (el profesional) es el responsable ante la sociedad de la actuación que se lleva a cabo. El consentimiento bajo información supone que el médico explicará al paciente el tratamiento a instituir, el alcance, los beneficios y los efectos secundarios no deseados, y a su vez, a través de este documento, el paciente expresa su aceptación. Un proceso de comunicación efectiva que termina en la firma de un consentimiento informado por parte del paciente tiene como consecuencia una mejor observancia del tratamiento y, en consecuencia, mejores resultados.
162 Endonutrición. Apoyo nutricio
El primer imperativo ético del varón, y en particular del equipo de apoyo nutrimental, es respetar y promover la vida humana. La vida corporal es el bien mayor que tiene el varón, ya que es la condición para ejercer cualquier otra actividad, cualquier convivencia y cualquier derecho, incluida la libertad. Es necesario tener cuidado al distinguir a un paciente con una enfermedad crónica irreversible, que vivirá con toda probabilidad muchos años, aunque su afección pueda empeorar de forma progresiva, de un paciente con una enfermedad terminal, que tiene el tiempo de vida limitado a dos meses, en promedio. El sujeto con una enfermedad crónica irreversible se beneficiará del apoyo nutrimental para mantener en óptimas condiciones los órganos no afectados por el trastorno. Este apoyo se prolongará durante mucho tiempo, en el cual puede incluso descubrirse el tratamiento para su enfermedad. Los individuos con enfermedades terminales se beneficiarán también del apoyo nutrimental, pero éste además de ser una medida de mantenimiento de la vida es una forma de confortar emocional y psicológicamente al paciente, ya que la nutrición y alimentación están relacionados con la idea de cuidado, cariño, atención, e incluso amor.
Dignidad del paciente con una enfermedad terminal El paciente con una enfermedad terminal debe recibir un trato tan digno como cualquier otro paciente, pero es importante que se tengan consideraciones especiales para ayudarlo a sentirse bien. Cicely Saunders, fundadora del movimiento Hospice (cuidados paliativos para pacientes con enfermedades terminales) ha señalado que es importante hacer al paciente saber que: Tú me importas por ser tú, importas hasta el último momento de tu vida y haremos todo lo que esté a nuestro alcance, no sólo para ayudarte a morir en paz, sino también a vivir hasta el día en que mueras. Con frecuencia, en la práctica se encuentra a pacientes que obligan al profesional de la salud a cuestionar la vida en condiciones deplorables. Considérese, como ejemplo, a un paciente de sexo femenino de 72 años sin recursos económicos y con un cáncer hepático con metástasis que invaden otros tres órganos vitales. Su esperanza de vida aproximada es de dos meses. Cualquier persona que se encuentre en contacto con esta paciente puede cuestionar la utilidad de que siga viviendo, pero este tipo de cuestionamientos no se puede responder con un modelo matemático o una lógica simple; más bien es necesario analizar la parte trascendental de la humanidad. Los varones, mucho más que cuerpo, son espíritu en unión sustancial con el cuerpo, y es el espíritu lo que
persiste en el individuo, es el espíritu el que tiene la mirada muchas veces puesta en asuntos que trascienden su existencia física, que tiene la necesidad de persistir y no corresponde al clínico juzgar cuándo ni cómo debe dejar de existir.
Equipo de apoyo nutrimental y eutanasia La palabra eutanasia (buena muerte) ha cobrado un significado práctico diferente en el lenguaje coloquial, por lo que para efectos de este texto se utiliza una de las definiciones más aceptadas: Una acción u omisión, que por su naturaleza, o en la intención, causa la muerte, con el fin de eliminar cualquier dolor. La eutanasia no tiene justificación éticamente válida, ya que por su naturaleza se equipara a un homicidio o un suicidio, si bien en algunos países se practique bajo el amparo de la ley. Aunque a simple vista no lo parezca, el equipo de apoyo nutrimental juega un papel trascendental en los últimos días de vida del paciente y puede participar en casos de eutanasia, ya que omitir o retirar un tratamiento que proporcione apoyo para la vida, como es la nutrición artificial, constituye un acto de eutanasia; el ejemplo más claro es el renombrado caso de Teresa Schiavo, quien estuvo en estado vegetativo persistente durante años y murió a los pocos días después de interrumpir el apoyo nutrimental. En México, uno de los principios esenciales del orden público es preservar la vida humana, por lo que están condenados todos los actos tendientes al suicidio o la negativa de atención médica de un paciente (aun cuando se trate de creencias religiosas o políticas). El orden jurídico se ha establecido para proteger la vida y la salud, por lo que resulta contrario a este orden todo acto que se oponga a estos preceptos, incluso si la solicitud provenga del propio paciente. No es la intención tocar el tema de la eutanasia a profundidad en este capítulo, ya que existe bibliografía abundante sobre el tema; empero, es importante considerar que aun si el paciente solicita la muerte, sus súplicas no deben ser entendidas como expresión de una verdadera voluntad de eutanasia, sino que son en muchas ocasiones casi siempre peticiones angustiadas de asistencia y afecto. En un estudio muy interesante efectuado para medir la dignidad en los pacientes con enfermedades terminales, se observó que aquellos que declararon sentirse tratados con “menor dignidad” eran quienes a menudo solicitaban la eutanasia. El deterioro del aspecto físico, la presión de ser una carga para los demás, necesitar asistencia en aspectos tan personales como el baño, o el dolor, son los aspectos que tienen con frecuencia relación con una percepción de disminución de la dignidad. Esto representa para el médico el deber de compensar esta sensación de pérdida de la dignidad, mediante una buena comunicación con el sujeto, que abarque aspectos emocionales y sentimentales. La pérdida de la dignidad se relaciona de manera estrecha con molestias y angustias entre los enfermos terminales. La preservación de la dignidad debe ser un
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RESPONSABILIDAD DEL EQUIPO DE ENDONUTRICIÓN EN PACIENTES CON ENFERMEDADES TERMINALES
Consideraciones bioéticas en la. . . 163 objetivo primordial del equipo de atención nutricional al iniciar todo tratamiento paliativo para los pacientes que se aproximan a la muerte.
Cuidados paliativos La Organización Mundial de la Salud ha reiterado que el cuidado paliativo es un Enfoque que mejora la calidad de vida de los pacientes y de las familias de los pacientes que se enfrentan a enfermedades que amenazan su vida, a través de la prevención, valoración y tratamiento del dolor y otros problemas físicos, psicosociales y espirituales. En fecha reciente se han conseguido grandes avances en el control del dolor crónico, síntomas gastrointestinales como náusea y vómito, disnea, depresión y otras áreas que suelen ser las que más determinan el estado de la calidad de vida del paciente en sus últimos días. Es importante que el médico que forma parte del equipo de apoyo nutrimental se mantenga en constante actualización sobre la innovación de este tipo de apoyos, que son tan importantes para complementar el tratamiento nutrimental. En el cuadro 12-3 se pueden observar las características del cuidado paliativo que propone la OMS.
Dolor
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En ocasiones, el médico tiene la propensión a manejar el dolor como “normal” y acostumbrarse a que el paciente refiera sentirlo; no obstante, sobre todo en el cuidado paliativo, es necesario controlar el dolor del paciente para mejorar, en la medida de lo posible, su calidad de vida. Se deben administrar analgésicos en las dosis requeridas para mantener estable al paciente a lo largo del día, e incluso deben estar disponibles dosis complementarias para “rescate” en caso de que se presente una agudización del dolor. La administración de analgésicos ayuda a que el paciente tolere mejor el tratamiento nutrimental.
Endonutrición como parte de los cuidados paliativos El equipo de apoyo nutrimental se enfrenta con frecuencia a problemas de naturaleza ética en el cuidado
Cuadro 12-3. Característitcas del cuidado paliativo según la OMS • • • •
Provee alivio del dolor y otros síntomas Afirma la vida y trata la muerte como un proceso normal No pretende adelantar ni posponer la muerte Integra los aspectos psicológicos y espirituales del cuidado al paciente • Ofrece un sistema de soporte para ayudar a los pacientes para vivir tan activamente como sea posible hasta el momento de su muerte • Utiliza un enfoque de equipo para atender las necesidades de los pacientes y sus familias, incluyendo la consejería, si es indicada • Mejora la calidad de vida y puede también influir positivamente en el curso de la enfermedad
de enfermos terminales, cuando éstos se encuentran en la fase de cuidados paliativos, ya que la decisión sobre la utilización, mantenimiento y suspensión de la nutrición artificial desempeña una función muy importante sobre el tiempo de vida que tiene el paciente. En la actualidad existe una gran controversia acerca del papel de la nutrición artificial en los pacientes con enfermedades terminales.
Argumentos en favor de proporcionar nutrición artificial en enfermos terminales • La nutrición siempre es benéfica y ayuda al cuerpo a mantener la función de los órganos que permanecen sanos. La función de la nutrición artificial no es “curar” la enfermedad, sino nutrir, confortar y dar apoyo para cualquier paciente, por lo que en la mayor parte de los casos cumple su función. • El sufrimiento físico o psicológico no constituye una razón para dejar de tomar medidas ordinarias, como es la nutrición, por cualquier medio que se proporcione, para continuar viviendo. • No es ético no iniciar o suspender un cuidado vital, como la nutrición, en el paciente con el propósito de “apresurar” la muerte, ya que esto constituye un acto de eutanasia. • No es éticamente aceptable que el paciente solicite no iniciar o suspender la suspensión, cuando ésta lo lleve de modo inexorable a la muerte, dado que esto constituye un acto de “suicidio”, que también se incluye en la categoría de la eutanasia consentida. El paciente tiene autonomía, pero tal autonomía encuentra su límite ético y legal cuando toma decisiones que van en contra de su vida. • El proceso metabólico de nutrición que tiene el cuerpo no es artificial, aunque la forma de llevar los nutrimentos a él lo sea, así como caminar no es artificial cuando se utiliza una prótesis. Por lo tanto, la nutrición artificial es siempre, en principio, un medio ordinario, proporcionado y moralmente obligatorio. • Las disposiciones que autorizan no proporcionar nutrición artificial en enfermos terminales, pronto lo permitirían también en enfermos crónicos, o incluso agudos y no se limitarían a casos legítimos de excepción, por lo que para los pacientes el “derecho a morir” se transformaría en “obligación de morir”.
Argumentos en contra de proporcionar nutrición artificial en enfermos terminales • Cuando el sujeto padece un sufrimiento excesivo, tiene autonomía que puede ejercer en cualquier momento y se rehúsa a recibir un apoyo nutrimental para adelantar el momento de la muerte. • El costo de tener a un paciente con una enfermedad terminal durante un periodo prolongado se reduce cuando se le niega la nutrición artificial, ya que se adelanta la inminencia de la muerte.
164 Endonutrición. Apoyo nutricio
Como se puede advertir, los argumentos en contra de proporcionar nutrición artificial en enfermos terminales tienen en común que, por razones de sufrimiento o costos, buscan adelantar el momento de la muerte, mediante la ausencia de los nutrimentos necesarios para continuar la vida. En todos estos casos, el resultado es la eutanasia, sea consentida por el paciente o por el médico, y por lo tanto ninguno de los anteriores argumentos cuenta con sustento suficiente. Es importante recordar que no iniciar un tratamiento de apoyo nutrimental o interrumpirlo en los pacientes en quienes está indicado, aunque tengan una calidad de vida restringida, constituyen un acto ilícito, ya que el médico está obligado ética y legalmente a la adopción de medios ordinarios en términos de su libertad prescriptiva y de la lex artis médica, al considerarse la nutrición artificial como un medio ordinario; el incumplimiento de esta medida se consideraría mala práctica por dolo (maquinación o artificio con intención de dañar), que ocasionaría el agravamiento o la muerte del paciente por atención de mala calidad.
Excepciones para la nutrición artificial en enfermos terminales En algunos casos excepcionales, mediante una valoración ética más profunda, el equipo de apoyo nutrimental no está obligado a proporcionar nutrición artificial a un enfermo terminal; se trata de los casos siguientes: 1. El paciente no tiene capacidad metabólica suficiente para asimilar la nutrición. En este caso, la nutrición, en lugar de ser un apoyo, contribuiría de forma directa a agravar el problema del paciente. Un ejemplo puede ser la formación de una fístula enterocutánea de alto gasto, que obligaría a suspender la nutrición enteral. Otro ejemplo es el caso de un paciente con hipercatabolismo, cuyos requerimientos no pueden alcanzarse mediante la alimentación por vía parenteral sin presentar una descompensación en fósforo o potasio, que implican más riesgo para la vida el paciente que la desnutrición presente. 2. La nutrición artificial se considera un tratamiento extraordinario o desproporcionado para el paciente. Como se ha mencionado ya, los medios desproporcionados son todos aquellos que infligen demasiado dolor, sufrimiento o gasto para el paciente y cuyos resultados no son de gran ayuda para la enfermedad presente. Un ejemplo es el de un paciente con falla orgánica múltiple y recuento bajo de leucocitos, que tiene un tiempo de vida menor de dos semanas, sin recursos económicos suficientes para sufragar el gasto y cuyo
efecto más probable sea el desarrollo de una infección como respuesta a la sonda o el catéter. 3. Está comprobado mediante abundante evidencia científica que la nutrición artificial en un trastorno particular es un tratamiento fútil. Se ha definido el tratamiento fútil como aquel que tiene probabilidades estadísticamente muy bajas de ser exitoso y cuyo resultado es muy malo o es un tratamiento experimental. En esta categoría se incluye a los pacientes con demencia avanzada, caso para el cual Finucane, Christmas y Travis realizaron un trabajo exhaustivo de revisión de la evidencia científica y que los llevó a concluir que la alimentación enteral en pacientes con demencia no reduce el riesgo de broncoaspiración ni de neumonía, no mejora los parámetros nutricionales como peso o agotamiento muscular o grasa y no disminuye la mortalidad. Por el contrario, se advirtió que contar con apoyo personal para ayudar a los pacientes a alimentarse con sus propias manos, consumiendo alimentos sin restricciones, ha tenido un mejor efecto en la calidad de vida con pacientes que sufren esta afección, ya que no implica restricción de movimiento. En casos similares, con otras enfermedades, cuando la evidencia científica muestre que los riesgos de instituir nutrición artificial sobrepasan los beneficios para el paciente, la nutrición artificial se considerará un medio “extraordinario” o desproporcionado, y por lo tanto no será ética ni legal su aplicación.
Regla básica En caso de duda mal fundada, es mejor iniciar tratamiento de apoyo nutrimental y, si se observan efectos adversos que superan los beneficios, es válido suspenderlo, tras disipar la duda.
Inicio del apoyo nutrimental en pacientes con enfermedades terminales Un problema que se presenta a menudo en pacientes con diagnóstico de una enfermedad terminal es que el equipo médico espera mucho tiempo para iniciar los cuidados paliativos. La razón más frecuente es la actitud demasiado optimista del personal médico, que es parte de la naturaleza humana, pero que lleva a retrasar el diagnóstico definitivo a demorar aún más la comunicación del diagnóstico con el paciente y su familia. Se ha aludido bastante al apoyo nutrimental perioperatorio para prevenir complicaciones relacionadas con las operaciones; de una forma similar, es importante dar inicio a los cuidados paliativos desde el momento en que todavía el paciente se halla bajo tratamiento; cuanto más temprano se inicie el tratamiento nutrimental y el control de los síntomas como dolor, depresión o problemas gastrointestinales, mejor será la calidad de vida para el paciente y por más tiempo.
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• Se ha observado que los pacientes en estado de inanición y deshidratación experimentan menos dolor y sed hacia los últimos días de su vida, por lo que estos síntomas no acentúan el sufrimiento.
Consideraciones bioéticas en la. . . 165 En la figura 12-2 se muestra el modelo tradicional en el cual se inicia el tratamiento nutrimental y el control de síntomas hasta el momento en que se establece el diagnóstico definitivo de enfermedad terminal. En este modelo se concede poca atención al control de los síntomas para dar apoyo y comodidad. En cambio, el modelo integral incorpora el tratamiento nutrimental y el control de síntomas antes incluso de conocer el diagnóstico terminal del paciente, para comenzar con un control paliativo temprano y, con una prioridad equitativa, tanto al apoyo nutrimental como al manejo de otros síntomas que buscan la comodidad del paciente.
COMITÉS DE BIOÉTICA HOSPITALARIOS La falta de experiencia de parte del personal de salud para resolver dilemas éticos difíciles, la posible responsabilidad civil y penal que asumen los médicos al tomar decisiones
Modelo tradicional Apoyo nutricional Control de síntomas
Diagnóstico terminal
Sospecha de Dx. terminal
Inicio de la enfermedad
Terapia para modificar enfermedad
1. Identificación y formulación de las preguntas éticas. 2. Referencia explícita de principios éticos. 3. Revisión de la información científica relevante. 4. Evaluación de las alternativas de acción y sus posibles resultados. 5. Respuesta a las preguntas éticas. 6. Emisión de recomendaciones para la implementación práctica de la solución propuesta. En condiciones ideales, el equipo de atención nutricional debe integrarse a estos comités o, como requisito mínimo, solicitar consultoría al comité de bioética hospitalario, cuando tenga algún caso que implique decisiones éticas que requieran un análisis más profundo; de esta forma contará con expertos en diferentes áreas que le ayudarán a encontrar la mejor solución, siempre en beneficio de su paciente.
CONCLUSIONES Modelo integral Apoyo nutricional Control de síntomas
Diagnóstico terminal
Terapia para modificar enfermedad Sospecha de Dx. terminal
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Inicio de la enfermedad
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sobre sus pacientes y la falta de atención y comunicación sobre temas éticos importantes dentro del mismo hospital llevaron a la integración de comités de bioética hospitalarios. Debido a que cada día surgen en la práctica médica cuestiones que requieren valoración ética, en 1999 la Secretaría de Salud, a través de la Subsecretaría de Regulación y Fomento Sanitario, propuso lineamientos que rigen en la actualidad a los comités de ética en México. En muchos hospitales ya se ha integrado un comité de bioética, compuesto por profesionales de varias disciplinas: médicos, nutriólogos, enfermeras, trabajadores sociales, abogados, filósofos e incluso teólogos, que tienen como tarea la valoración de estos casos para emitir una recomendación que beneficie al paciente, para fungir como organismo consultor y para continuar con la educación ética del personal de salud. Los comités de bioética tienen en muchos casos una metodología muy rigurosa para el análisis ético, que incluye los siguientes pasos:
Figura 12-2. Modelo tradicional versus modelo integral para incorporación de cuidados paliativos.
En la práctica de la endonutrición, sea por vía enteral o parenteral, se encuentran todos los días casos que requieren una valoración más profunda de carácter ético. Aunque la alimentación es un proceso natural y necesario para el organismo, las circunstancias de diversas afecciones han obligado al personal de salud a adquirir una visión más completa de la implementación del tratamiento nutrimental, sobre todo cuando entra en conflicto con aspectos de muerte, calidad de vida, recursos económicos escasos, religión restrictiva, y otros. Todos los profesionales que integran el equipo de apoyo nutrimental deben prepararse profundamente en cuestiones bioéticas para tomar en cada caso la decisión que más beneficie a su paciente y afirmar en todo momento su dignidad.
166 Endonutrición. Apoyo nutricio Bibliografía Cortina A: “Tareas de una bioética latina” disponible en: http:// www.governo.it/bioetica/testi/Bioeticalat_Cortina.pdf . Consultado el 20 de julio de 2006. Dudrick S: A 45-year obsesión and passionate pursuit of optimal nutrition support: puppies, pediatrics, surgery, geriatrics, home TPN, ASPEN. JPEN 2005;29:272-284. Finucane T, Christmas C, Travis K: Tube feeding in patients with advanced dementia: a review of the evidence. JAMA 1999;282:1365–1370. Griese O: Catholic identity in health care: principles and practice. Massachusetts: Pope John Center, 1987. Kuthy J, Tarasco M, Cortés G et al.: Introducción a la bioética. México: Méndez Editores, 1997. OMS: Cuidado paliativo. Disponible en: http://www.who.int/ hiv/topics/palliative/care/en/print.html. Consultado el 15 de julio de 2006. Reich W: Encyclopaedia of Bioethics. New York, 1978. Reich WT (coord..): Encyclopedia of Bioethics. Nueva York, 1978; t. I. p. XIX. Sgreccia E: Manual de bioética. México: Diana, 1994.
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Capítulo 13
Implementación de la terapia nutrimental Alexis Bolio Galvis
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INTRODUCCIÓN A continuación se presentan diversos temas importantes que se desarrollan en la nutrición clínica y se ponen en práctica al implementar un tratamiento nutrimental en cualquiera de sus variedades. Es importante recordar que la nutrición clínica todavía es una ciencia en desarrollo, en tanto las aseveraciones realizadas pueden ser falsas en un futuro, por ello se debe estar en constante actualización con cada uno de los conocimientos expuestos en esta obra. Hace algunos años la nutrición clínica era considerada una subespecialidad que se dedicaba a dar de comer a los enfermos; hoy, no sólo se ocupa en alimentar, es una verdadera terapéutica que logra modular de forma muy puntual los procesos que se suceden en una reacción metabólica al trauma que puede ser aguda, moderada o severa. Asimismo, optimizar la calidad nutricia de un enfermo previamente a su hospitalización mejora la evolución pre, trans y poshospitalaria; logrando una reducción en los costos de atención, días de estancia y disminución de las morbilidades. Se debería apoyar la idea de que la nutrición clínica deje de ser una especialidad basada en el empirismo, como muchos de los médicos lo hacen, manejando la nutrición como una receta de cocina llevando a los enfermos a fallas orgánicas tempranas, y entender a la nutrición como un tratamiento tan especializado y complejo como cualquier otro que requiere de un entrenamiento y conocimiento profundo para su aplicación adecuada. Dentro de los temas a revisar en este capítulo se encuentran: accesos enterales y equipos de infusión; acceso parenteral y equipamiento; técnicas protocolizadas de apoyo nutrimental; consideraciones para el apoyo nutrimental en casa; consideraciones éticas en el apoyo
nutrimental; indicaciones y complicaciones de la nutrición parenteral; monitorización del tratamiento parenteral; modalidades del tratamiento parenteral; mezclas de nutrición parenteral, implementación del tratamiento nutrimental parenteral; selección de la fórmula de alimentación enteral; nutrición enteral temprana; complicaciones de la alimentación enteral e interacción fármaco-nutrimento. El soporte nutrimental se define como el uso de nutrimentos con condiciones específicas administrados por la vía enteral directo al tubo digestivo o a la vía parenteral. En definitiva, es una práctica multidisciplinaria que debe formar parte de cualquier institución que ofrezca tratamiento a enfermos. Está comprobado por diversos estudios que el contar con un departamento de soporte nutrimental, favorece la disminución de costos intrahospitalarios, así como de días de estancia hospitalaria, además de una pronta recuperación y vuelta a las actividades normales del individuo. El Departamento de soporte nutrimental, debe encargarse de diez puntos específicos: 1. Reconocer y tratar la nutrición indecuada. 2. Reducir al máximo las complicaciones mecánicas y metabólicas de la nutrición enteral y parenteral. 3. Disminuir la morbilidad y mortalidad del individuo. 4. Reducir los costos proporcionando y facilitando el apropiado uso de la nutrición enteral o parenteral individualizando cada una de los tratamientos para cada enfermo en específico. 5. Proporcionar una selección adecuada de productos para hacer a dicho departamento más costo-efectivo. 6. Reducir al máximo el desperdicio de las fórmulas de nutrición.
167
168 Endonutrición. Apoyo nutricio
Es importante saber que ahora se ha demostrado, que el tratamiento nutrimental debe mantener la fisiología del organismo con base a la absorción de los nutrimentos, para ello es necesario aplicar la nutrición enteral como primera opción, y sólo en los casos en donde esté contraindicada dicha vía, utilizar la nutrición parenteral. Algunos autores, han mencionado que en la etapa aguda de la enfermedad la nutrición parenteral favorece la recuperación con mayor rapidez.
NUTRICIÓN ENTERAL Accesos enterales y equipos de infusión Como se ha expuesto, la vía enteral constituye la primera opción en el tratamiento nutrimental. Se debe iniciar con la primicia de “cuando el aparato digestivo es funcional hay que utilizarlo”; si es funcional parcialmente, hay que utilizar el máximo de su capacidad. Definitivamente, este tipo de nutrición, es la que representa una mayor seguridad, menor costo y menor número de complicaciones que la vía parenteral. Los beneficios que presenta el administrar la nutrición por esta vía, han sido ampliamente estudiados. Por ejemplo, mantiene la estructura y función gastrointestinal, disminuyendo la traslocación de toxinas y posiblemente de bacterias al torrente sanguíneo. Para tener un buen resultado por esta vía, es necesario considerar, por lo menos, 100 cm de intestino en buenas condiciones, para asegurar una adecuada absorción de nutrimentos. Sin embargo, es importante considerar, que aquellos enfermos en ayuno prolongado, previo a la administración de una terapéutica enteral, tendrán más dificultades para tolerar dicha nutrición, que los enfermos sin periodos de ayuno. Cuando se habla de nutrición enteral temprana se refiere a la nutrición aplicada durante las primeras 72 horas después de iniciado el proceso de estrés. Algunos autores refieren que esto debe ser antes de las primeras 48 horas. Es importante recordar que la nutrición nunca será una urgencia, por ello es necesario contar con una adecuada estabilidad hemodinámica para iniciar la terapéutica nutrimental. Por tanto, la nutrición debe iniciarse en cuanto lo permita la estabilidad del enfermo. Los beneficios de iniciar la nutrición enteral de forma temprana son reconocidos logrando disminuciones de los días de estancia hospitalaria, menor índice de complicaciones graves y por lo tanto morbilidad, mejor proceso de cicatrización
y en algunos casos reducción de la mortalidad, en general favorece recuperaciones con rapidez y mejores resultados.
Indicaciones En diversos estudios se ha descrito ampliamente, que la nutrición enteral sobrepasa los beneficios que ofrece la nutrición parenteral sobre todo en aquellos pacientes críticos, disminuyendo los días de estancia en el tratamiento intensivo, la morbilidad (incluyendo complicaciones metabólicas, infecciosas e inmunológicas) y algunos de estos, ha disminuido la mortalidad. Cada día son menos las contraindicaciones para la administración de la nutrición enteral; es decir, que las contraindicaciones absolutas son la oclusión y la isquemia intestinal. Hace algunos años, todavía se pensaba que la pancreatitis era indicativo de la nutrición parenteral (en algunas instituciones de México se sigue manejando esta idea errónea). Ahora, con base en estudios, se ha demostrado que el manejo con alimentación enteral pospilórica favorece la evolución de los enfermos con esta patología y que quienes son manejados con nutrición parenteral, presentan un mayor número de complicaciones. La terapéutica nutrimental enteral debe ser indicada a todos aquellos enfermos que no pueden o no consiguen consumir una nutrición adecuada para satisfacer necesidades metabólicas por sí mismos o con ayuda, logrando así completar una ingesta inadecuada o un aumento de la demanda calórica. En resumen, para indicar una nutrición enteral se requiere un funcionamiento total o parcial del aparato digestivo; de la misma forma, se debe administrar una terapéutica total o parcial. Entre las indicaciones más adecuadas para la terapéutica enteral se incluyen: anorexia, evento vascular cerebral, sepsis, trauma, cirugía o la transición desde una nutrición parenteral. Como se expuso, la contraindicación absoluta de la aplicación de la nutrición enteral es la oclusión y la isquemia intestinal; también, al íleo grave del intestino delgado con distensión abdominal y a la incapacidad total para absorber nutrimentos a través del aparato digestivo. Deben ser consideradas contraindicaciones relativas debido a que son susceptibles de manejo: el dolor posprandial grave, síndrome de intestino corto, vómito intratable, sangrado de tubo digestivo, fístulas y diarrea grave.
Selección de la vía Antes de seleccionar la ruta, es importante recordar la fisiología del tubo digestivo con respecto a su motilidad; el estómago posterior al trauma (cirugía abdominal) inicia su peristalsis dentro de las primeras 24 horas; el intestino delgado (duodeno, yeyuno e íleon) comienza dentro de las primeras ocho horas, y por último el colon, puede iniciar su movimiento hasta las 72 horas del posoperatorio. Al recordar lo anterior, es posible observar los errores que se llegan a cometer con frecuencia: “no iniciar la
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7. Seleccionar de manera apropiada los equipos que serán utilizados para la administración del tratamiento. 8. Reducir el tiempo de estancia y costos hospitalarios. 9. Seleccionar las pruebas adecuadas de monitoreo bioquímico a realizar. 10. Reducir los tratamientos con indicación inadecuada o metas no establecidas.
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Implementación de la terapia. . . 169 alimentación hasta escuchar peristaltismo”, es evidente que esto no posible, ya que el intestino delgado, pasadas las primeras 8 horas, inicia su peristalsis, con lo que es factible iniciar una nutrición enteral pospilórica. Existen dos modalidades para la administración de nutrición enteral por sonda: temporal y definitiva. Ambas pueden ser pre y pospilóricas. La administración temporal es aquella en donde no se requiere suministrar la terapéutica nutrimental por más de tres semanas con las sondas adecuadas para este propósito. Son de fácil acceso, menos invasivas y su colocación puede ser de forma manual, guiada con fluoroscopia o endoscópica; al mismo tiempo cabe mencionar que son difíciles de mantener en su sitio ya que los desplazamientos de la misma tienden a ser frecuentes debido al poco cuidado del equipo de salud o del mismo enfermo. Si no se tienen los cuidados adecuados tienden a ocluirse de forma frecuente. La administración definitiva es aquella que requiere de manejo nutrimental por más de tres semanas y donde el enfermo requerirá de un procedimiento quirúrgico o endoscópico, en el mejor de los casos para su alimentación. Es lógico suponer que el enfermo presentará mayores riesgos de complicaciones diversas por la obtención de una vía para su manejo nutricio. Por ello es importante definir las vías enterales: gástrica o prepilórica y las duodenal, y yeyunal o pospilóricas. La vía prepilórica temporal será la más adecuada a elegir como primera opción; ésta requiere de una motilidad gástrica adecuada y un mínimo riesgo de broncoaspiración. El acceso a la vía prepilórica, puede lograrse de forma temporal con sondas nasogástricas. Las ventajas que presenta son: mantenimiento del reservorio normal de los alimentos, es de fácil acceso, tolera cargas osmóticas elevadas, permite alimentación intermitente, se evitan infecciones gastrointestinales debido a que el jugo gástrico destruye gran parte de los agentes contaminantes y es fácil de manejar para el enfermo en caso de tener que administrarse la nutrición por sí solo, no requiere de nutriciones especializadas (elementales o semielementales). Sin embargo, presenta desventajas porque las sondas son de calibre reducido, (no más de 18F) generan irritación nasofaríngea y en ocasiones hasta sinusitis, pueden presentar desplazamiento accidental de la sonda ocasionando la administración de la nutrición en sitios anómalos y su empleo es por un periodo menor a tres semanas; pues por periodos más largos pueden generar ulceraciones y hasta hemorragia de tubo digestivo. El acceso nasoentérico, es decir, nasoduodenal o nasoyeyunal o pospilórico (figura 13-1), está indicado cuando el paciente presenta riesgo de aspiración por reflujo gástrico, cuando hay desórdenes de motilidad gástrica, enfermedades del tubo digestivo superior (p. ej., carcinoma, estenosis y fístulas), pancreatitis aguda, entre otras. Esta vía presenta la ventaja de permitir una alimentación enteral más temprana, un menor riesgo de aspiración, evita la traslocación bacteriana, no requiere de un proceso digestivo completo, es de fácil colocación, evita procedimientos quirúrgicos y reduce la morbimortalidad. Asimismo, presenta desventajas
porque su administración se genera a través de sondas de pequeño calibre, obstruyendo con frecuencia; estas sondas pueden desplazarse al estómago, no se deben mantener por más de tres semanas, presentan la posibilidad de provocar un síndrome de vaciamiento rápido si no se administra la alimentación de forma adecuada, requiere de administración a través de una bomba de infusión de forma obligatoria, pueden generarse nudos o ruptura de la sonda e irritaciones nasofaríngeas o daño del ala nasal y. en ocasiones. sinusitis y siempre la alimentación deberá ser oligomérica pues no tendrá contacto con jugos gástricos. Los accesos prepilóricos de largo plazo se obtienen a través de cirugía o endoscopia. Durante algún tiempo se pretendió el acceso por vía laparoscópica pero hasta el momento los costos tan elevados en la utilización de los equipos de laparoscopia no han mostrado beneficios sobre los accesos quirúrgico convencional o endoscópico percutáneo (figura 13-2). Las ventajas que presenta esta vía son las mismas que las del acceso temporal, pero con el beneficio de poder mantener la terapéutica por más de tres semanas sin complicaciones. Las desventajas también son las mismas pero aquí se agregan las de los cuidados del estoma, tema en el que se profundizará posteriormente, así como la necesidad de realizar un procedimiento quirúrgico que puede aumentar los riesgos del paciente. Los accesos a largo plazo pospilóricos también se logran por cirugía convencional, endoscopia y laparoscopia (figura 13-3); siendo esta última la menos utilizada por los costos tan elevados que representa. Las ventajas son las mismas que en el acceso temporal pospilórico, pero en este caso la terapéutica también se podrá mantener de forma indefinida con los cuidados adecuados. Las desventajas de esta vía son las mismas que las de la vía pospilórica temporal, incluyendo la necesidad de un procedimiento quirúrgico para su colocación y sus consiguientes cuidados aumentando los riesgos de morbimortalidad. La selección de estas modalidades se debe regir por las condiciones específicas de cada enfermo considerando cada uno de los aspectos clínicos que el individuo presente:
Figura 13-1. Sonda nasoyeyunal 8F de poliuretano con punta de tungsteno.
170 Endonutrición. Apoyo nutricio Es de suma importancia que la capacidad para la absorción de distintos medicamentos dependerá del sitio donde quede la punta de la sonda de alimentación, pues algunos medicamentos requieren de su administración obligada por vía gástrica, ya que el pH bajo genera la disolución del mismo y de no tener contacto con este ambiente ácido el medicamento no presentará una biodisponibilidad adecuada. Esto no significa que se encuentre proscrito administrar medicamentos por la sonda, pero si esto se realiza se deben considerar estos detalles para favorecer la adecuada absorción del medicamento y por lo tanto su biodisponibilidad.
Equipos de infusión
es decir, si se presenta un paciente en estado comatoso sin intubación endotraqueal, la vía de nutrición más adecuada en definitiva es la enteral, pero este individuo tiene contraindicado la administración por una sonda temporal debido a que requerirá del soporte nutrimental por un periodo mayor a tres semanas, y por otro lado la administración deberá ser pospilórica para evitar la broncoaspiración. Analizando dicho caso, los médicos no deben ser clínicos de un solo órgano, sino tener la capacidad de observar a un paciente en su totalidad para tomar las decisiones correctas. Para resumir lo anterior en un diagrama, la figura 13-4 muestra los pasos a seguir para tomar las decisiones correctas y aplicar una nutrición enteral por los accesos adecuados.
Con respecto a los equipos de infusión o sondas, de forma ideal deberán ser de un material inerte, suave, de fácil manejo como lo son las de silicón grado médico, polivinilo, polietileno y politetrafluoretileno, con discos de fijación que impidan su desplazamiento, accesos separados para alimentación y lavado, con mecanismos de sostén intraluminal, marcas para su adecuada ubicación y así determinar de forma apropiada si se desplazaron y por último marcas radioopacas para su ubicación en estudios de gabinete como rayos X. Es muy común, en el entorno médico utilizar lo que está a la mano y no lo prescrito, esto sucede en la mayoría de las ocasiones por desconocimiento del profesional de la salud en la existencia de sondas de materiales adecuados y de larga duración para la administración de los distintos tipos de nutrición enteral. Por ejemplo, es muy común encontrar pacientes con gastrostomías o yeyunostomías con sondas foley de silastic o pacientes con sondas nasogástricas de Nelaton para administración de alimentación prepilórica. Al final esto constituye un error
Figura 13-3. Sonda para yeyunostomía laparoscópica.
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Figura 13-2. Sonda para gastrostomía endoscópica percutánea.
Implementación de la terapia. . . 171 Menor Menoraa66semanas semanas
Menor Mayor a 6 semanas
Menor a 6 semanas Broncoaspiración
Broncoaspiración Menor a 6 semanas
Sí
No
Nasoyeyunal Menor a 6 semanas
Menor Nasogástrica a 6 semanas
8 y 12F
8 y 12F
Sí
No
Yeyunostomía Menor a 6 semanas
Menor Gastrostomía a 6 semanas
Menor Laparoscopia a 6 semanas
Menor Endoscopia a 6 semanas
Lap J Lap G
PEG
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Figura 13-4. Selección de la ruta de alimentación enteral.
garrafal que, por lo general, termina en complicaciones posteriores ocasionando interrupciones innecesarias de la nutrición. En general las sondas nasogástricas y nasoentéricas que circulan en el mercado para alimentación enteral varían en tamaños y diámetros encontrándolas del los 5 a los 18F; si se desea que la sonda sea para alimentación enteral, ésta debe tener un calibre mínimo a utilizar sea de 10F. Estas sondas presentan distintas marcas para identificar su situación en el tubo digestivo. La primera marca indica que la punta de la sonda se encuentra en el cardias, en el caso de las sondas nasogástricas la longitud total es de 90 cm y en el caso de las nasoentéricas la longitud llega hasta 114 cm. Las sondas nasoentéricas o nasogástricas se encuentran hechas de poliuretano o silicón grado médico, lo que les da mayor durabilidad se deben evitar las de polivinilo, pues su durabilidad es menor y ocasionan mayor irritación e inflamación de las mucosas. Las sondas pueden tener una punta de tungsteno para facilitar su avance a trevés del estómago al intestino delgado o simplemente para evitar desplazamientos; todas cuentan con una guía que sirve para dar rigidez a la sonda y facilitar su colocación. Esta guía con frecuencia se utiliza erróneamente para destapar la sonda, lo que puede ocasionar rupturas. Cuentan con dos accesos que llegan a la misma vía, el de mayor calibre se utiliza para la administración de la nutrición y el de menor para realizar los lavados con 20 mL de solución tibia cada cuatro horas, para evitar así la obstrucción de la sonda. Las sondas pueden ser utilizadas para suministrar medicamentos, aunque esto no es lo más recomendable, pues facilita la obstrucción, pero éstos deberán diluirse previamente y realizar un lavado con 20 mL de solución tibia antes y después de administrar el medicamento. Las sondas nasales deben ser colocadas con sumo cuidado y con suficiente lubricación, el no hacerlo podría
lastimar a al paciente, si éste se encuentra conciente, se requerirá de su completa participación y apoyo. Estas sondas se pueden colocar con la guía de la fluoroscopia o endoscopia; sin embargo también es factible colocarla sin el apoyo de esta tecnología y esperar que la sonda pase al duodeno o yeyuno confirmando con una placa simple de abdomen la situación de la punta de la sonda. Hoy en día se cuenta con algunas sondas que buscan combinar la tecnología de antaño (punta de tungsteno) con la nueva, agregando una serie de protuberancias como espinas en toda la longitud de la sonda para facilitar el avance hacia el intestino delgado. Por otro lado, existen sondas de tres vías, una vía se utiliza para la alimentación yeyunal al mismo tiempo que otra realiza descompresión gástrica o hasta succión y la tercera vía tiene como objetivo lavar la sonda, esta última es eficaz, en particular para aquellos pacientes diabéticos que sufren de gastroparesia, pues la descompresión gástrica es muy útil para estimular la motilidad gástrica. Se recomienda evitar al máximo la posibilidades de oclusión de las sondas si se utilizan fórmulas enterales industrializadas, ya que éstas, por su forma de preparación evitan oclusiones; caso contrario con las fórmulas magistrales que en la actualidad no tienen justificación. Cuando se colocan sondas nasales en cualquiera de sus variedades siempre se busca evitar lesiones del ala de la nariz, por lo que se deben extremar cuidados en la correcta colocación de la misma. Una vez que la sonda sale de la nariz se debe dejar una longitud suficiente para que ésta no se acode o lastime la nariz y después dirigirla por arriba del pabellón auricular fijándola en ese sitio. De esta forma la sonda no impedirá el libre movimiento de la cabeza del enfermo hacia ninguno de los lados y mucho menos le causará daño. Es obvio pensar que el hecho de tener un cuerpo extraño en la nasofaringe puede ocasionar un proceso
172 Endonutrición. Apoyo nutricio
Complicaciones Algunas de las complicaciones de la colocación de las sondas nasoentéricas son: ulceraciones nasales, epistaxis, inflamación de los cornetes, sinusitis, perforaciones esofágicas, neumotórax, intubación pulmonar accidental, sangrado de tubo digestivo, otitis, aspiración pulmonar y perforación del seno piriforme. Es necesario considerar que cuando una sonda ha permanecido por tres semanas, independientemente del material con el que esté hecha sufre un endurecimiento, por ello se toman las precauciones necesarias para evitar ruptura de la sonda durante su extracción, realizándolo lentamente y sin movimientos bruscos, en este caso nunca se debe reinsertar la guía de alambre. Se recomienda que una vez retirada la guía, ésta deberá ser desechada para evitar la tentación de utilizarla ya sea para el retiro de la sonda o para destaparla. Por último, para evitar complicaciones se deben realizar estudios de gabinete para, cuando existe duda, asegurarse de que la sonda se encuentra en la situación deseada.
Accesos permanentes Con respecto a las sondas permanentes, formal igual que las temporales, es de suma importancia considerar los materiales utilizados para su comercialización. Sin duda las sondas de látex no deberán emplearse para estos fines, pues no sólo causa alergias, sino también tienen una vida muy reducida al estar expuestas a los jugos gástricos o intestinales, además de colapsase con facilidad. La sonda hecha de hule tampoco es adecuada para largo plazo, este material se degrada rápidamente con los contenidos gástricos o intestinales, puede ser utilizada al momento de la cirugía pero deberá ser reemplazada por otra sonda de mejor material lo más pronto posible (tres semanas). Las sondas hechas de silicón grado médico, aunque extraordinarias por su maleabilidad y a que son inertes, no son ideales; después de algún tiempo de utilizarlas el silicón sufre una degradación que facilita el colapso de la sonda, complicando su uso en las mediciones de residuo gástrico o intestinal. En definitiva el mejor material para las sondas de larga permanencia es el polietileno, éste ofrece mayor durabilidad a pesar del contacto con los jugos gástricos o contenido intestinal y la maleabilidad para su colocación, en quirófano es extraordinaria. Es importante estar al tanto de la aparición de nuevos materiales que se encuentran bajo investigación y prometen ser mejores.
La forma de colocar las sondas de larga permanencia siempre representa un procedimiento invasivo, ya sea endoscópico para la colocación de las sondas de Inverta o quirúrgico con las técnicas de Stamm, Janeway y Witzel. Las complicaciones que se pueden presentar con la gastrostomía son: aspiración, degeneración de la sonda, sangrado, neumoperitoneo, infección de la herida, oclusión de la sonda, fuga del estoma o ruptura de la sonda. Con la yeyunostomía las complicaciones pueden ser: neumatosis intestinal, sangrado, ruptura de la sonda, deterioro de la sonda, vólvulo, oclusión intestinal, oclusión de la sonda e infección de la herida. En el caso de las sondas de larga permanencia es recomendable recurrir a diámetros mayores que oscilan de los 14 a los 20 F. Existen algunas sondas de gastrostomía que tienen una segunda vía para el yeyuno y se llaman sondas de gastroyeyunostomía, éstas tienen la misma función que las nasales de tres vías logrando, por un lado la descompresión gástrica y por otro la alimentación yeyunal. Las llamadas sondas de bajo perfil o de perfil reducido son de recambio de gastrostomía, que en el extremo externo quedan casi sin notarse debido a un tapón en el orificio de alimentación a nivel de la piel, éstas son ideales para niños.
Cuidados Para cualquier sonda nasal a utilizar es necesario tener ciertos cuidados especiales como los mencionados a continuación. Por un lado se realizarán, en aquellos pacientes en infusión continua, verificaciones de la posición de la sonda cada ocho horas (turnos de enfermería) , si es necesario, tomar placas de abdomen para verificar la situación de la punta de la sonda o mediciones de pH del aspirado para determinar si es encuentra en cámara gástrica o intestino. Asimismo se protegerán las mucosas de irritación por cualquier sitio por donde pase la sonda inspeccionando todo el trayecto en búsqueda de ulceraciones o irritación, se realizará la limpieza de las mucosas con solución salina y lubricará con petrolatos, se cambiará la fijación de la nariz cada vez que sea necesario y como mínimo cada 3 a 5 días. Se insistirá en el adecuado aseo oral diario realizando lavados 3 a 4 veces al día. Es necesario realizar lavados de la sonda con 20 mL de solución tibia cada seis horas; antes y después de administrar un medicamento; así como antes y después de una alimentación intermitente o en bolos. Es importante considerar el residuo por succión de la sonda, éste no debe ser mayor a 20 mL, pues indicaría la falla en el peristaltismo o que la infusión es muy rápida. En el caso de las sondas de larga permanencia existen diversas medidas para sus cuidados. Por ejemplo, se toma la medida de la longitud del tubo que sale de la piel para así llevar un adecuado control y ubicar un probable desplazamiento de la sonda. También se lleva a cabo diariamente una rotación de 360° de la sonda para evitar que la misma se adhiera o perfore por isquemia las capas gástricas o intestinales. En el sitio de salida de la sonda debe tener cuidados específicos, por un lado nunca colocar puntos de sutura para fijar las sondas, esto
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inflamatorio lo suficientemente intenso como para ocasionar una sinusitis, por eso es importante colocar la sonda más delgada y de esta manera evitar también ulceraciones de la mucosa nasal y epistaxis.
Implementación de la terapia. . . 173 sólo ocasionará irritación y probable fuga, mucho menos utilizar sutura multifilamento que favorecerá infecciones por colonización de la misma. El adecuado sistema de fijación será con el globo interno y el fijador externo (disco), sin generar presión excesiva sobre el mismo para evitar isquemia. Vigilar la presencia de eritema, edema, exudado, o fuga como datos de alarma de probables complicaciones, si una complicación es detectada a tiempo evitará problemas con el paciente. Para evitar lo anterior la piel debe permanecer seca, libre de colecciones y sobre todo de contacto con secreciones irritantes (gástrica o intestinal), de ser necesario aplicar algún ungüento o un compuesto con óxido de cinc para evitar la irritación o favorecer la cicatrización. No está indicado colocar parches oclusivos o gasas porque pueden perpetuar el calor y la humedad. Si la sonda tiene globo, verificar su contenido por lo menos una vez por semana, éste debe ser insuflado con solución no con aire. El reemplazo de las sondas de gastrostomía debe realizarse siempre que sea necesario, ya sea por desgaste de la sonda, ruptura del globo, oclusión, disfunción o cualquier otra causa. El estoma en el adulto se encuentra maduro para un recambio de sonda dentro de las 2 a 3 semanas poscolocación. Si una sonda llega a salirse de sitio a destiempo deberá ser reemplazada antes de 24 horas y colocada bajo la supervisión de estudios radiológicos, de pasar más de 24 horas se requiere de un nuevo procedimiento quirúrgico para su adecuada colocación.
Bombas para administración de nutrición enteral
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Siempre que se habla de alimentación pospilórica se requiere de la administración por bomba de infusión (figura 13-5), debido a que este tipo de administración será continua o por ciclos y de ser acelerada podría generar complicaciones. Existen diversos tipos de bombas que van desde portátiles a estacionarias. Una bomba que
cuenta con las características más completas es la que puede administrar un flujo determinado por hora, que al mismo tiempo realiza lavados de la sonda cada 4 a 6 horas según se desee, que cuente con alarmas de obstrucción del flujo, de batería baja, que cuente con una medición exacta de qué volumen se ha administrado y que sea fácil de manejar. Estas bombas existen en el mercado y tenerle profesional de la salud debe saber con cuáles cuenta en su medio para ofrecer así el mejor manejo a los enfermos, según sean sus necesidades.
Sistemas de infusión De la misma forma que las bombas, es importante saber con qué sistemas de infusión se cuenta, pues varían en sus características. El sistema a elegir debe ofrecer menor riesgo de contaminación, hecho de material inerte y que no favorezca la adhesión de partículas a su superficie.
Medidas generales para evitar complicaciones con los sistemas Es importante descartar del arsenal terapéutico la realización de fórmulas magistrales que no contienen la cantidad ni tipo adecuado de nutrimentos que se desea administrar a los pacientes, por lo que siempre se recomienda utilizar fórmulas comerciales que tienen un alto control de calidad y administran exactamente la cantidad y tipo de nutrimentos que se necesitan administrar. La bolsa de nutrición deberá permanecer por más de 24 horas colgada a temperatura ambiente, pues se precipita y oxida su contenido favoreciendo el no administrar la cantidad y tipo adecuado de nutrimentos. Nunca se deben adicionar otros elementos a la nutrición enteral, esto puede generar interacciones indeseables en la nutrición, generando complicaciones no deseables. No reutilizar los reservorios para la alimentación enteral favorece la contaminación de las fórmulas. Respetar siempre las
Figura 13-5. A) Bomba portátil para infusión enteral. B) Sistemas para infusión de la alimentación enteral.
174 Endonutrición. Apoyo nutricio
Adiciones especiales Existen productos que se pueden adicionar para mejorar la calidad del enterocito o evitar la atrofia de la mucosa intestinal a través de la administración de glutamina, pero los mejores resultados se han presentado con la administración de la misma por la vía parenteral y no se ha identificado un beneficio real por la vía enteral; a pesar de esto, la mayoría de los productos comerciales con los que se cuenta, tienen glutamina en su formulación, pues esta es un aminoácido condicionalmente esencial como también lo es la taurina que se adiciona en las formulaciones pediátricas y tiene gran importancia en el desarrollo neurológico. El referirse a un aminoácido condicionalmente esencial, significa que en procesos de estrés el organismo no es capaz de sintetizarlo, por lo tanto se requiere de un aporte exógeno para cumplir con sus requerimientos. Otro de estos compuestos es la arginina, como precursor de carnitina, para facilitar el paso de los lípidos a la mitocondria; este aminoácido debe ser administrado con cautela en enfermos críticos y estará contraindicado en aquellos enfermos que presenten choque en cualquiera de sus variedades, debido a que en los productos de degradación de la arginina se produce también óxido nítrico, el cual es uno de los vasos dilatadores más reconocidos, con lo cual se facilitaría el proceso de choque en este tipo de pacientes. Las últimas generaciones de nutrición enteral contienen, dentro de su fórmula, distintos tipos de fibra soluble (fructooligosacárido), fibra insoluble e inulina. La adición de estos productos tiene como objetivo lentificar el tránsito intestinal y de esa forma evitar la presencia de diarrea o intolerancia a la fórmula; en el caso específico de los fructooligosacáridos e inulina, estos tienen una función prebiótica estimulando la proliferación de bífidobacterias en el colon, creando un mejor balance entre estas y las bacterias patógenas, disminuyendo de esta forma la presencia de enfermedad inflamatoria intestinal y en algunos estudios animales, de cáncer de colon. Asimismo disminuyen el pH intracolónico y favorecen la formación de bolo fecal, mejorando de forma radical el estreñimiento. Todas las formulaciones comerciales enterales contienen solo 80% del volumen total de líquido y de la misma forma, contienen los requerimientos diarios ideales de vitaminas, minerales y oligoelementos.
Métodos de infusión Con respecto a la administración de la alimentación enteral, la mejor técnica para evitar complicaciones frecuentes como son la distensión abdominal y la diarrea, es iniciando una infusión de 25 mL/h e ir ascendiendo el volumen de infusión cada hora hasta conseguir el volumen total requerido para aportar el total de kilocalorías necesarias. En el supuesto caso de presentarse una intolerancia deberá reducirse nuevamente el volumen de infusión hasta obtener la tolerancia y se reiniciará con el aumento gradual del volumen total. Nunca, y por ningún motivo, se deberá
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cámaras de aire las cuales evitan también la contaminación de la fórmula. Es posible que no se recomiende la administración de medicamentos a través de la sonda, aunque facilite la oclusión de la misma por sedimentación de partículas del medicamento administrado; esto se realiza por no contar con otra vía de administración y se deben realizar lavados de la sonda antes y después de aplicar el medicamento con 20 mL de solución tibia. Dar indicaciones precisas al paciente y familiares siempre será la mejor de terapéutica, pues ellos llevarán a cabo los cuidados diarios de las sondas, el no resolver las dudas a tiempo, provocará que el paciente regrese antes de lo que se imagina al servicio de urgencias con problemas en su sonda de alimentación. La nutrición enteral, dependiendo de la altura del tubo digestivo donde se encuentre, puede ser administrada por bolos, ciclos o de forma continua. La administración en bolos deberá ser de forma exclusiva por la vía gástrica, la administración cíclica puede suministrarse por vía gástrica o intestinal y la administración en forma continua; durante 24 horas podrá ser administrada también por ambas vías. Los criterios para la selección de la fórmula, incluyen la vía de acceso, las enfermedades concomitantes que presente el paciente y los elementos especiales que se desean para dicha nutrición. Por ejemplo, un paciente nefrópata, requiere de una nutrición que contenga una menor cantidad de proteínas, mayor de lípidos y carbohidratos, y estas proteínas de forma ideal deberán ser a base de péptidos o aminoácidos ramificados además de contener niveles bajos de electrólitos como el sodio y tener contenido calórico elevado en poco volumen. En el caso de un enfermo hepatópata, se busca una nutrición muy semejante a la del nefrópata, pero con mayor porcentaje (50%) de aminoácidos ramificados y que su formulación no contenga aminoácidos aromáticos para evitar de forma posible la presencia de encefalopatía, además de una baja dosis de cobre y aumento de vitaminas liposolubles. En el caso de un paciente inmunosuprimido, es necesario una alimentación enriquecida con ácidos grasos omega tres, para tratar de estimular la proliferación de las células CD4 y CD8. A pesar de que existen en el mercado diversas formulaciones, hasta el momento, no se ha demostrado el beneficio de utilizar una nutrición enteral especializada para cada patología vs. una nutrición estándar. Los últimos estudios europeos, reportan que se logra una mejor estimulación del entericito aplicando nutriciones poliméricas que oligoméricas en la generalidad de los enfermos. Con lo anterior, es importante saber que la nutrición clínica se encuentra aún en desarrollo y estará por determinarse cuál es la mejor forma de estimular al enterocito. Cuando se habla de alimentación polimérica se refiere a cualquier tipo de alimentación que requiere de un proceso digestivo completo para su asimilación y metabolismo, lo contrario sucede con la nutrición oligomérica, también llamada elemental o semielemental, la cual requiere del proceso digestivo completo para su asimilación debido a que se encuentran previamente hidrolizadas.
Implementación de la terapia. . . 175 realizar una dilución de una mezcla enteral; esto no genera ningún beneficio ni mejora la tolerancia de la nutrición. La complicación más frecuente de la administración de la nutrición enteral es la distensión abdominal que generalmente es causada por la mal absorción de los nutrimentos, la administración rápida o intermitente de grandes volúmenes. Otra de las complicaciones es la diarrea y en ocasiones náusea y vómito. En general, estas últimas se deben a contaminación de la fórmula por una falta en el cuidado de su preparación. Debido a que con frecuencia se observa intolerancia a la lactosa ninguna fórmula comercial contiene lactosa. Un gran número de veces, las sondas suelen ocluirse debido al mal manejo de las mismas, esto puede evitarse realizando lavados con 20 mL de agua tibia cada cuatro horas o antes y después de la administración de una nutrición cíclica o de medicamentos. Siempre se debe tener cuidado con las complicaciones metabólicas, siendo la más frecuente la hiper o hipoglucemia, así como otras alteraciones electrolíticas.
NUTRICIÓN PARENTERAL
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Acceso parenteral y equipamiento La vía parenteral es, históricamente, el acceso nutricional más utilizado y del cual día con día se desarrollan nuevos productos buscando el beneficio del paciente. Además, es importante mantener la fisiología del organismo y a esto se debe que cada día sean menos las indicaciones para la aplicación de una nutrición parenteral, también de presentar un mayor número de complicaciones. Existen estudios más recientes que presentan a la nutrición parenteral como el mejor recurso nutricional para mejorar las condiciones del paciente previo al tratamiento. Sin lugar a dudas el médico debe ser crítico de la literatura que se le presenta y evaluar detenidamente los resultados que se exponen, para tomar las mejores decisiones en los tratamientos del paciente.
Accesos Cualquier vía venosa puede funcionar para la aplicación de una nutrición parenteral. A continuación se mencionan las más comunes, puntualizando que la mejor es aquella elegida por el médico tratante, ya sea por la experiencia en su utilización y por el menor grado de complicaciones al paciente. Las vías utilizadas con mayor frecuencia son: 1. Yugular 2. Subclavio 3. Periférico largo por punción de vasos anticubitales 4. Femoral
La vía a elegir dependerá del tipo de terapéutica a administrar, las patologías del paciente, las características vasculares y sobre todo la experiencia del médico tratante. Existen pacientes que presentan un síndrome de agotamiento de vasos debido a múltiples punciones, lo cual genera, cambios en la posición anatómica o se trombosen distintos accesos vasculares, como en el caso de pacientes en hemodiálisis, a los cuales en ocasiones es necesario accesar a través de una vena renal, para poder continuar su tratamiento.
Técnica La técnica más adecuada para realizar la punción y colocar cualquiera de los catéteres existentes es la técnica de Seldinger (figura 13-6), la cual ha demostrado ser segura y eficaz, disminuyendo la probabilidad de complicaciones por punción. Esta técnica consiste en la punción venosa con un Jelco® a través del cual se pasa una guía mecánica retirando el Jelco® previamente colocado y después a través de la guía se coloca el catéter. La colocación del catéter, al nivel que se ubique ,debe ser con técnica estéril utilizando bata, guantes, gorro, cubre bocas, asepsia y antisepsia de la zona a puncionar y campos estériles. La fijación de los catéteres de forma ideal deberá hacerse con una sutura monofilamento, para evitar al máximo los riesgos de contaminación. El sitio de inserción del catéter debe ser cubierto por un apósito transparente que no impida la visión directa del sitio de inserción, y así identificar de manera oportuna fugas o contaminación (figura 13-7). Se deberá encontrar la posición más adecuada del catéter a través de la realización de estudios de gabinete, como una placa de tórax para localizar la situación adecuada de la punta de dicho catéter; y así descartar la presencia de complicaciones. Este procedimiento puede realizarse en la sala quirúrgica, la habitación del paciente, el consultorio o en las salas de radiología; sin importar el lugar, la técnica aséptica siempre deberá utilizarse. Cuando se habla de nutrición parenteral total, por lo general se refiere a nutriciones que contienen una osmolaridad mayor a 700 mOsm, lo cual imposibilita la aplicación de esta nutrición por una vía periférica debido a la vasculitis que se puede generar, entre otras complicaciones. Así este tipo de nutrición es suministrado por una vía central, refiriéndonos a que la punta del catéter debe ser colocado en un vaso grande como debe ser la vena cava o en la entrada de la aurícula derecha, sin pasar a través de las valvas de la misma, para administrar nutriciones con osmolaridades elevadas. Es posible encontrar variaciones entre los miliosmoles aceptados para la administración de una nutrición periférica, con un rango de 600 a 900 mOsm; dependerá de la experiencia del médico tratante la decisión de la vía más adecuada. Según experiencias no es recomendable administrar nutriciones de más de 700 mOsm/L por una vía periférica.
176 Endonutrición. Apoyo nutricio
A
B
C
D
E
F
Figura 13-6. Colocación de un catéter de puerto subcutáneo, mediante ténica de Seldinger. A) Se hace la punción de la vena subclavia utilizando un trócar conectado a una jeringa; se aspira hasta obtener sangre. B) Una vez puncionada la vena se introduce a través de la jeringa de Rullerson la guía metálica. C) Se introduce el catéter a través de la guía teniendo cuidado de que no se dirija hacia el cuello; se puede girar la cabeza del paciente en el sentido opuesto para evitar el desplazamiento accidental del catéter hacia el cuello. D) Se hace una pequeña incisión sobre el surco deltopectoral. E) Se conecta el tambor del puerto al catéter. F) Se coloca el tambor inmediatamente por debajo de la piel y se tuneliza el catéter.
Los catéteres varían en longitud y número de lúmenes, y dependiendo del material con que estén hechos varía su costo. En la actualidad existen catéteres con impregnacio-
nes, antibiótico y algunos otros con materiales recubiertos de teflón, para evitar al máximo la colonización del catéter (figura 13-8). Cabe mencionar que hasta el momento no se ha demostrado una relación costo-beneficio adecuada para determinar que estos catéteres sean mejores.
Figura 13-7. Cuidados del catéter. Es recomendable cubrir el sitio de punción de catéter con un apósito fenestrado transparente de por lo menos 10 × 10 cm. Esto permite la vigilancia cotidiana del sitio de inserción en busca de complicaciones.
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Catéteres
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Implementación de la terapia. . . 177
Figura 13-8. Catéteres comúnmente empleados para la administración de la nutrición parenteral total central.
Figura 13-9. Fijación y cuidados adecuados del catéter.
Entre más lúmenes tenga el catéter menor será el diámetro de la luz de los mismos, causando con mayor frecuencia la presencia de oclusiones. Los materiales más utilizados para la fabricación de los catéteres son el silicón grado médico, polivinilo, polietileno y politetrafluoretileno, éstos ofrecen mayor durabilidad y resistencia. Existen también catéteres de larga permanencia que por lo general se colocan en quirófano, deben ser tunelizados y en su extremo distal puede unirse a un tambor con membrana de microesferas que permiten hasta 2 000 punciones o con puertos de acceso comunes para el paso de nutrición parenteral, fármacos, soluciones o quimioterapia dependiendo del caso en específico. Algunos catéteres cuentan con cojinetes de dacrón para fijarlos a nivel subcutáneo sin necesidad de anclaje con sutura evitando desplazamientos. Existen algunos catéteres como los de Groshong que incluyen válvulas para evitar el flujo retrógrado de sangre disminuyendo la posibilidad de oclusiones.
un mismo catéter? Esto sucede innumerables ocasiones y cada nuevo sitio de conexión aumenta el riesgo de infecciones de forma exponencial. Con lo anterior se recomienda que al administrar una nutrición parenteral,periférica o central, sólo se emplee el catéter para dicho propósito. Además de utilizar un catéter con un solo lumen para el paso exclusivo de la nutrición parenteral. No existe un consenso respecto al lavado con heparina de los lúmenes del catéter, los volúmenes varían entre 1 a 5 mL con concentraciones de heparina que van desde 1 a 1 000 unidades por mL. Las complicaciones más frecuentes de la colocación de un catéter venoso central son: neumotórax, punción arterial, hemotórax, quilotórax, entre otras. En el caso de las punciones periféricas son las vasculitis, rupturas o fracturas del catéter. La nutrición parenteral siempre deberá ser suministrada a través de una bomba de infusión independientemente de que dicha alimentación sea administrada por ciclos o durante 24 horas.
Cuidados Los cuidados deben llevarse a cabo siguiendo un protocolo específico para promover la durabilidad del mismo y evitar al máximo colonizaciones del catéter. Si desde un principio se colocó un apósito transparente para cubrir el sitio de inserción del catéter, entonces las curaciones se pueden espaciar, así es posible vigilar directamente la presencia de eritemas de piel, fugas o presencia de material purulento (figura 13-9). En caso de no colocarlo en forma correcta deberá realizarse una curación diaria del catéter, con técnica estéril, previo lavado de manos, y con la utilización de sustancias antisépticas como clorhexidina, yodopovidona, alcohol o solución yodada para la limpieza tanto del sitio de inserción como del sitio de fijación y de los puertos de conexión, que sobre todo representan el sitio más probable de adquisición de infecciones. Es importante mencionar en este punto ¿cuántas veces se encuentran pacientes en terapia intensiva con múltiples conectores para acceder a
Indicaciones y complicaciones de la nutrición parenteral Son diversas las indicaciones para la aplicación de una nutrición parenteral; es bien sabido, que mientras exista cierta función intestinal deberá utilizarse el intestino hasta su máxima capacidad, pero si éste no es capaz de tolerar el aporte calórico necesario para el enfermo, entonces deberá plantearse la necesidad de aplicar una nutrición parenteral parcial o total. Algunas de estas indicaciones incluyen: • • • • • • •
Manejo preoperatorio en desnutrición grave Enfermedad inflamatoria intestinal Síndrome de intestino corto Pancreatitis Oclusión intestinal Malaabsorción grave Hiperemesis gravídica
178 Endonutrición. Apoyo nutricio
Tipos de nutrición parenteral Cuando se trata de nutrición parenteral parcial se refiere a un aporte nutrimental que no cumple con el total de los requerimientos calóricos del paciente. Este tipo de nutrición se utiliza cuando el paciente es capaz de ingerir parte de su aporte calórico por la vía oral y por tanto el faltante sólo se administrará por la vía parenteral. La nutrición parenteral total sucede cuando el paciente no es capaz de recibir un aporte calórico por la vía oral o enteral, requiriendo así de un aporte calórico completo por la vía parenteral. Sea cual fuere el tipo de nutrición parenteral, ésta siempre deberá estar constituida por los tres macronutrientes principales: carbohidratos, lípidos y proteínas, y adicionado con micronutrimentos, como los son oligoelementos, elementos traza y electrólitos. Todos ellos se suministrarán con base en los requerimientos de cada paciente en forma individual. Esta es la forma ideal de administrar la nutrición parenteral. Las fórmulas estandarizadas deberán reservarse sólo para aquellos pacientes en tratamiento a domicilio o que se encuentran en zonas muy alejadas en donde no se tiene acceso a un centro de mezclas. Es muy importante recordar que la terapéutica nutrimental nunca es una urgencia y requiere como primera consideración, la estabilidad hemodinámica para que el paciente pueda tolerar el aporte pretendido.
Cálculo para nutrición parenteral Por lo general se recomiendan de 1.2 a 1.5 g/kg/día de proteínas, no más de 4 mg/k/min de carbohidratos y 1 g/kg/día de lípidos, dividiendo éstos en un aporte calórico total diario de entre 25 a 30 kcal/kg/día. No hay que olvidar el cálculo de líquidos totales en 24 h que debe ser entre 30 a 40 mL/kg/día, y tomar en cuenta las pérdidas de cada paciente. Como resultado deberemos obtener una relación de calorías proteínicas a no proteínicas de 1:100 (cuadro 13-1). Como regla general se debe considerar que el cálculo calórico deberá ser determinado tomando en cuenta el peso ideal o el peso actual del paciente; es decir, cuando se habla de un sujeto con sobrepeso se debe emplear el peso ideal para el cálculo, si el paciente es obeso debe basarse en el peso ideal y agregar 20% para iniciar su terapéutica y en caso del paciente desnutrido utilizar el peso actual y aumentar los requerimientos según la tolerancia para así evitar los síndromes de realimentación.
Cuadro 13-1. Cálculo de los requerimientos de macronutrimentos, energía y agua para nutrición parenteral Proteínas Carbohidratos Lípidos
Estado crítico
Pacientes estables
1.2 a 1.8 g/kg/día
0.8 a 1.0 g/kg/día
≤ 4 mg/kg/min
≤ 7 mg/kg/min
0.5 a 1.5 g/kg/día
0.5 a 1.5 g/kg/día
Calorías totales
25 a 30 kcal/kg/día
30 a 35 kcal/kg/día
Líquidos
Mínimo necesario para administrar los nutrimentos
25 a 30 mL/kg/día
Elementos constituyentes Las fuentes proteínicas se encuentran como soluciones de aminoácidos cristalinos estándar con presencia de aminoácidos esenciales y no esenciales, estas soluciones aportan un total de 4.0 kcal/g de proteína administrada. En el caso de los carbohidratos, las presentaciones se encuentran en forma de dextrosa monohidratada, perdiendo un poco su valor energético dando un aporte de 3.4 kcal/g de dextrosa; es importante mencionar que el aporte de carbohidratos, aunque es el primer sustrato utilizado como energía, no se debe exceder la tasa máxima de oxidación porque provocaría una falla hepática temprana. Los carbohidratos también están relacionados con la osmolaridad de la fórmula, situación importante que debe considerarse en la preparación de nutriciones periféricas. En el caso de los lípidos, éstos se encuentran en emulsiones de lípidos de cadena larga y algunas presentaciones en combinación con lípidos de cadena media. También éstos se encuentran hidrolizados, ocasionando la pérdida de valor calórico, pero debido a que para lograr una emulsión estable se adiciona glicerina, el valor calórico de estas emulsiones es de 1 kcal/mL de emulsión. Los lípidos por lo regular se extraen de la soya o del olivo. Algunas escuelas recomiendan sólo la mitad de la dosis total requerida para generar una adaptación pancreática a la dextrosa administrada al realizarse la nutrición parenteral. Esto es parcialmente cierto en aquellos pacientes que cursan con enfermedades graves, pero no se ha observado beneficio en administrar la mitad de la dosis calórica o la totalidad de la dosis en la primera administración intravenosa. Existen diversas tablas que recomiendan las distintas dosis que deben ser administradas al día de vitaminas, minerales y elementos traza, en general se debe cumplir con los requerimientos diarios ideales recomendados. En el caso de los electrólitos las recomendaciones de administración son las siguientes: • • • • •
Calcio Magnesio Fósforo Sodio Potasio
10 a 15 mEq/día 8 a 20 mEq/día 20 a 40 mmol/día 1 a 2 mEq/Kg 1 a 2 mEq por Kg
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Aunque algunas de estas indicaciones son controversiales debido a que no son absolutas para la aplicación de nutrición parenteral, esta última puede facilitar, a través de un manejo mixto (enteral y parenteral), el dar el aporte calórico total necesario para el paciente.
Implementación de la terapia. . . 179 Cuadro 13-2. Protocolo propuesto para el monitoreo de la nutrición parenteral de acuerdo al estado clínico del paciente Parámetro
Basal
Estado crítico
Estable
Ca, Mg, PFH, P
Sí
2 a 3 veces/sem
Semanalmente
ES, BUN y creatinina
Sí
Diario
1 a 2 veces/sem
Triglicéridos
Sí
Semanalmente
Semanalmente
BH completa
Sí
Semanalmente
Semanalmente
TP y TTP
Sí
Semanalmente
Semanalmente
3 × día
3 × día hasta (< 200 mg/dL)
3 × día hasta (< 200 mg/dL)
Si es posible
Diario
2 a 3 veces/sem
Diario
Diario
Diario
Balance nitrogenado
Según se requiera
Según se requiera
Según se requiera
Calorimetría
Según se requiera
Según se requiera
Según se requiera
Glucemia capilar Peso Balance hídrico
Ca = calcio; Mg = magnesio; PFH = pruebas de función hepática; ES = electrólitos séricos; BUN = nitrógeno ureico sanguíneo; BH = biometría hemática; TP = tiempo de protrombina; TTP = tiempo parcial de tromboplastina. Fuente: División de Apoyo Metabólico y Nutrición. Hospital General “Dr. Manuel Gea González”, México 1998.
También se aconseja la dosificación del sodio, potasio y cloro según las calorías calculadas, esto en particular es útil en pacientes obesos en quienes el cálculo por kilogramo de peso no es válido, pues se otorgaría un exceso de electrólitos a células que no tienen un movimiento dinámico como la grasa. En estos casos se recomienda una administración de 3 mEq de sodio por cada 100 Kcal de nutrición administrada y en el caso del cloro y potasio 2 mEq/100 Kcal.
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Monitoreo Una vez iniciad el tratamiento parenteral es importante realizar un adecuado monitoreo del mismo (cuadro 13-2). Esto se logra a través de la cuantificación bioquímica diaria de electrólitos durante la primer semana y una o dos veces por semana cuando se obtiene la estabilidad, glucosa diaria y una a dos veces por semana cuando se logra la estabilidad, triglicéridos y colesterol de forma semanal y en los casos de pacientes sépticos se recomienda un monitoreo frecuente. El conteo de prealbúmina debe realizarse de forma quincenal. Con respecto a las mediciones antropométricas es importante monitorear el peso y la presencia de edema en zonas declives, así como mantener un adecuado balance de líquidos y vigilar el gasto urinario. En general, se dice que el paciente crítico debe ser sometido de manera diaria a la cuantificación de electrólitos, química sanguínea y peso, de forma semanal a cuantificación de colesterol, triglicéridos y pruebas de coagulación; el balance nitrogenado y la calorimetría indirecta, sólo en los casos que sea necesario. Para los pacientes estables, la cuantificación de todos estos parámetros debe ser semanal.
Complicaciones Prevalecen diversas complicaciones en la nutrición parenteral; cuando se trata de un acceso periférico para la nutrición parcial, la principal complicación es la vasculitis, por tanto se debe vigilar primero que sea menor de 900 la osmolaridad de la solución, si se llega a presentar la vasculitis o tromboflebitis, esta vía debe ser suspendida de inmediato y se debe buscar un nuevo sitio para la administración. Se debe cambiar el catéter periférico cada 72 a 96 horas para evitar colonización bacteriana. Se pueden administrar dentro de este tipo de nutrición, heparina e hidrocortisona para disminuir la presencia de la flebitis. En las complicaciones de la administración de la nutrición, a través de un catéter venoso central, se pueden encontrar; una oclusión de origen trombótico, debido a la presencia de coágulos intraluminales, capas de fibrina o trombosis venosa; o las causas no trombóticas, como puede ser la precipitación de fármacos en catéteres mal irrigados. La oclusión mecánica puede deberse a la mal posición del catéter o acodamiento del mismo. Según las estadísticas de los EUA se presentan alrededor de 200 mil infecciones del torrente circulatorio anuales, la mayoría están relacionadas a dispositivos de acceso venoso. Debido a esto, cada unidad de apoyo metabólico deberá tener protocolos bien establecidos para el manejo y cuidado de los catéteres. Se deben hacer cambios del catéter cada 5 a 7 días en un tratamiento intensivo y cada 5 a 7 días en un servicio normal, siempre tomando en cuenta el estado del catéter identificando la presencia o no de infección. Se debe utilizar de forma profiláctica antibioticoterapia y técnicas adecuadas de asepsia y antisepsia al manipular el catéter. Es evidente
180 Endonutrición. Apoyo nutricio
Interacción fármaconutrimento El tratamiento parenteral es una mezcla compleja con hasta 40 distintos componentes químicos, los cuales pueden causar problemas en la estabilidad y compatibilidad. La estabilidad se refiere a la pérdida o degradación de los nutrimentos mezclados y la compatibilidad se relaciona a la interacción física y química entre los nutrimentos. Existen algunos términos importantes de recordar que utilizan los químicos que realizan las combinaciones de nutrimentos como: Creaming (se refiere a la acumulación de partículas de triglicéridos en la parte superior de la emulsión, Aggregation (agregación, refiere la presencia de partículas de triglicéridos en la emulsión, Coalescense (coalescencia, fusión de pequeñas partículas de triglicéridos a partículas mayores) y Cracking (rompimiento, separación de los componentes grasos y líquidos de la emulsión). No es correcto utilizar emulsiones inestables, y esta inestabilidad, en general, es consecuencia de un exceso en la concentración de aminoácidos (de 2.5% o mayores), alteraciones en el pH cuando éste se encuentra por debajo de 5, concentraciones de dextrosa de 3.3% o mayores; también se debe evitar el uso de cationes divalentes como el hierro dextrán, realizar una mezcla de lípidos y dextrosa directamente, porque se genera una precipitación, y evitar la presencia de calcio y fósforo en la misma suspensión, pues se precipitan. Es importante considerar las posibles interacciones fármaconutrimentos que pueden presentarse en los pacientes a quienes se les aplica la nutrición parenteral, por ejemplo: aquellos pacientes que se encuentran consumiendo medicamentos que se metabolizan por la vía del citocromo P450, pueden presentar alteraciones debido a la alteración de esta vía con la ingesta de brócoli, col de Bruselas, alimentos al carbón, generando metabolitos tóxicos de distintos medicamentos que utilizan la vía, como el caso del paracetamol, amitriptilina, diazepam, haloperidol, imipramina, tamoxifen, entre otros. Asimismo los warfarínicos alteran el metabolismo cuando existe ingesta de jugos cítricos como toronja, generando un aumento del INR. La administración de aminoácidos por vía endovenosa puede alterar el mecanismo de transporte
de medicamentos que requieren de las proteínas para su transporte, ocasionando una falla en la distribución de dicho medicamento en la economía; esto mismo sucede con los medicamentos liposolubles debido a que disminuye la biodisponibilidad de los mismos. Siempre que se consideren interacciones de importancia entre los fármacos y los nutrimentos administrados, se ofrecerá un mejor manejo a los pacientes. Existen grandes listas de medicamentos que requieren de condiciones especiales para su adecuada biodisponibilidad. Por ejemplo, la ciprofloxacina requiere de periodos de ayuno para su adecuada absorción. Esto indica la importancia que tiene el saber cuáles son las vías del metabolismo de los distintos medicamentos administrados para evitar la presencia de productos tóxicos que pongan en peligro el adecuado manejo de los pacientes. La realización de una adecuada historia clínica para determinar la presencia de alergias en los pacientes, debe considerarse con la importancia que ésta requiere, pues en ocasiones se puede incurrir en el error de administrar una sustancia alergénica en el paciente. Por ejemplo, algunas de las preparaciones proteínicas se encuentran hechas a base de proteína del huevo.
APOYO NUTRIMENTAL EN CASA En México es poco el conocimiento acerca del manejo nutrimental en el hogar, y es porque aún no se cuenta con personas que se encarguen 100% del cuidado de un paciente en casa como sucede en los EUA con los servicios de Home Care, estos servicios ponen a la disposición del médico y paciente un contacto estrecho entre ambos y mantiene una supervisión estrecha del paciente en casa. Mientras con que en México no se cuente con servicios profesionales de atención domiciliaria se tendrá que seguir confiando y educando de forma adecuada a los pacientes y a sus familiares; quienes se convierten en expertos para el cuidado y reconocimiento de complicaciones que puedan surgir. Para lograr lo anterior el médico debe enseñar con el tiempo necesario, al paciente y sus familiares, resolver todas las dudas y, en ocasiones, asistir a consultas domiciliarias para tener la seguridad que los cuidados se realicen de forma adecuada. El médico debe calendarizar dichas consultas, así como programar los monitoreos bioquímicos y así detectar a tiempo deficiencias probables en la terapéutica. Es importante establecer contactos y alianzas estratégicas con servicios de enfermería, laboratorio y gabinete domiciliados; los cuales dan adecuados servicios, pero aún no encuentran la nutrición como un negocio rentable y por lo tanto no se ha explotado este campo de forma absoluta en este país.
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el uso de guantes estériles para hacer cambios en las vías de acceso del catéter y previo a la manipulación, limpiar los puertos de acceso con alcohol al 70% o con soluciones yodadas. Se conoce la presencia de un gran número de complicaciones metabólicas debidas al mal cálculo del aporte de macro y micronutrimentos, como pueden ser: osteopenia, síndrome de realimentación, hiperglucemia, hiperlipidemia, con su consecuente falla hepática, y por último múltiples alteraciones a nivel electrolítico que deberán ser cuidadosamente controladas durante la terapéutica nutrimental.
Implementación de la terapia. . . 181
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182 Endonutrición. Apoyo nutricio
Capítulo 14
Nutrición parenteral periférica José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso
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INTRODUCCIÓN La posibilidad de administrar nutrimentos hipertónicos por la vía intravenosa ha sido el avance más sobresaliente para nutrir a los pacientes con un aparato digestivo no funcional, demostrado en 1966 por Stanley Dudrick et al. (1968); dando así origen primero a la hiperalimentación endovenosa y posteriormente a la nutrición parenteral. Aunque la nutrición endovenosa ha sido de interés de la comunidad científica desde el siglo XVII, el interés de Dudrick, Vars y Rhoads se propagó por aquellos pacientes seriamente depletados de proteínas, en los cuáles se sabía, que una intervención quirúrgica, conllevaría un incremento del riesgo de varias complicaciones de tipo infeccioso y no infeccioso. La nutrición parenteral (NP) se ha convertido en un procedimiento de rutina. Sin embargo, los riesgos y dificultades que supone la cateterización de la vena cava, la sepsis asociada al catéter venoso central, así como el manejo de soluciones hiperosmolares, limitan su amplia aplicación, especialmente en el posoperatorio y después del trauma, pudiendo solventarse este problema, poco a poco con el uso de la nutrición parenteral periférica (NPp). La NPp comprende una técnica de terapia nutrimental especializada más sencilla de implementar y con menos riesgos. Aunque sus posibilidades son inferiores a las de la nutrición parenteral por vía central (NPc), al analizar la relación riesgo/beneficio, de forma indicada, puede resultar muy satisfactoria.
DEFINICIÓN Y ALCANCES La nutrición parenteral periférica es aquella nutrición parenteral que tiene los mismos componentes nutrimen-
tales que la de tipo central, pero en menor concentración, permitiendo así su administración a través de una vena periférica. La NPp tiene una menor concentración de dextrosa (5 a10% de la concentración final) y de aminoácidos (3% de la concentración final), que la nutrición parenteral por vía central. Debido a esta particularidad, es necesario administrar grandes volúmenes de líquidos, para poder suministrar una cantidad de calorías y proteínas comparables a las utilizadas mediante la NPc.
SITIOS DE ACCESO PARA LA NUTRICIÓN PARENTERAL PERIFÉRICA El acceso vascular para la administración de la nutrición parenteral, en general puede lograrse mediante la colocación de un catéter venoso central. La punción y canulación de la vena subclavia, la vena yugular interna o la vena femoral, avanzando la punta del catéter hasta la vena cava superior o inferior logra el acceso venoso central. La colocación de la punta del catéter en una vena diferente a la vena cava se considera un acceso periférico. Tomando como base la colocación de la punta del catéter, la Intravenous Nursing Society (INS) establece que los catéteres periféricos se clasifican en medio-claviculares, de línea media y catéteres cortos (figuras 14-1, 14-2 y 14-3). El tiempo de permanencia aceptable difiere para estas tres categorías; sin embargo, el riesgo de irritación vascular o lesión y trombosis requiere de aplicar las guías de administración periférica para todas las clases de catéteres periféricos. Las guías incluyen la limitación de las concentraciones de dextrosa e hipertonicidad de sustancias administradas, pues la dilución a través del flujo sanguíneo es menor que con la administración central. La NPp deberá ser formulada con estas limitaciones en mente. La
183
184 Endonutrición. Apoyo nutricio
Figura 14-3. Catéter medioclavicular.
indicaciones típicas de la NPp incluyen uso por tiempos cortos, requerimientos moderados y contraindicaciones para la colocación de un acceso central (catéteres subclavios o yugulares), como el caso de la disección radical de cuello.
Sitios de punción El sitio de punción, el tamaño de la cánula y el tiempo de permanencia, la técnica de inserción y los cuidados del catéter afectan el desarrollo de complicaciones que pueden desembocar en lo que se conoce como falla del sitio de infusión (cuadro 14-1). Las venas de mayor tamaño como la vena mediana, cefálica o basílica en el antebrazo, son las
Figura 14-2. Catéter corto.
preferidas para la administración de sustancias hipertónicas o irritantes, para grandes cantidades de volumen y para aquellas terapias que requieren una bomba de infusión (figura 14-4). La NPp cumple todos estos criterios. Las líneas medio-claviculares, por lo general son insertadas a través de la vena basílica o la vena cefálica, en la porción superior del brazo o a nivel de la fosa antecubital y se avanzan al menos hasta la vena axilar proximal, donde el tamaño de la vena y su flujo sanguíneo son relativamente grandes. Los catéteres de línea media se insertan a través de las venas de la fosa antecubital y se avanzan 5 a 7 pulgadas de la luz del vaso, donde el diámetro venoso es de 5 a 6 mm. Los catéteres periféricos cortos por lo regular se extienden menos de 3 pulgadas del interior de una vena superficial; en esta región el diámetro venoso es pequeño, y el tiempo de permanencia se limita a pocos días. La rotación del sitio de punción y el cambio del catéter periférico cada 48 a 72 horas es una práctica común. El índice acumulado del riesgo de complicaciones aumenta cada día en que el catéter esté colocado. El riesgo es de 10 a 15%/día del día 2 al día 4. El uso de las venas superficiales en las extremidades superiores permite una correcta evaluación de las complicaciones. Las guías de la INS y el Center for Disease Control de Atlanta, Georgia en EUA, recomiendan que solo sean puncionadas las venas de las extremidades superiores en los pacientes adultos, debido principalmente a que existe un incremento significativo en el riesgo de trombosis venosa profunda si se utilizan las venas de las extremidades inferiores. La selección de un calibre más pequeño y un catéter más corto puede ayudar a limitar las complicaciones. El catéter debe estar colocado en una vena cuyo diámetro permita el flujo sanguíneo alrededor del catéter y una adecuada hemodilución del líquido infundido. Para que el tratamiento con NPp sea exitoso se requiere de un número adecuado de venas sanas que puedan
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Figura 14-1. Catéter periférico.
Nutrición parenteral periférica 185 Cuadro 14-1. Causas de falla del sitio de infusión Signo
Característica
Flebitis (2.3 a 80%)*
Eritema con o sin dolor. Edema, endurecimiento de la vena (signo del cordón)
Trombosis
Formación de un coágulo en la luz del vaso
Tromboflebitis (2.3 a 80%)*
Combinación de flebitis y trombosis
Infiltración (45%)*
Fuga de un líquido no vesiculante en el tejido
Extravasación (45%)*
Término correcto cuando el líquido es un vesicante
* Frecuencia.
ser puncionadas cuando se emplean catéteres periféricos. Los pacientes con accesos venosos malos raramente son candidatos ideales para la administración de la nutrición parenteral periférica, a menos que se pueda obtener un acceso medio-clavicular. Es importante considerar que con la edad, las venas tienden a perder tejido de soporte, se elongan y se tornan tortuosas (Whitson, 1996), de tal forma que en pacientes de edad avanzada las venas son más pequeñas y más frágiles. Los pacientes con historia de tratamiento prolongado con corticosteroides, desnutrición
Tronco venoso braquiocefálico
Vena subclavia
grave y enfermedades debilitantes tienden a tener venas más frágiles. Los tratamientos intravenosos repetidos conducen al trauma venoso limitando el acceso periférico.
INDICACIONES La NPp es útil para la suplementación de una ingesta oral y alimentación por sonda inadecuadas o insuficientes, para el apoyo nutrimental hipocalórico con un aporte proteínico de moderado a bajo, para el apoyo de transición hasta que sea posible obtener un acceso central y para el tratamiento nutrimental parenteral temporal en tanto un catéter sea reemplazado por sepsis de catéter recurrente. El estado nutricional actual del paciente y las condiciones clínicas subyacentes determinan los requerimientos nutrimentales, los cuales en su momento dictan la cantidad de líquidos y de emulsión de lípidos necesarias. En términos generales, es difícil proporcionar un soporte adecuado a través de la NPp, para un paciente con estrés metabólico severo o una depleción nutrimental que requiere reemplazo de electrólitos y altos requerimientos
Vena cava superior
Vena cefálica
Vena
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PICC Túnica íntima Vena cubital media Túnica media
Vena braquial Válvula PICC
Figura 14-4. Sitios para acceso venoso periférico (PICC = catéter venoso central de inserción periférica).
Túnica adventicia
186 Endonutrición. Apoyo nutricio
• Al comienzo y final de la NPc. • Cuando existan dificultades técnicas para acceder al sistema venoso profundo. • Complementación de la nutrición oral o enteral. • A la retirada de un catéter central por sepsis. • Trombosis de la vena cava superior. • Posoperatorio de cirugía mayor no complicada en pacientes con estado nutricional normal y desnutrición leve. • Posoperatorios que requieren cuatro o más días de ayuno. • Situaciones de íleo plurietiológico. • Situaciones de ayuno, estrés de duración dudosa o ambos.
Implementación del tratamiento nutrimental con nutrición parenteral periférica Cuando se establece que el paciente es candidato para recibir soporte nutrimental, el primer paso es definir la vía a utilizar y sólo cuando se confirme que el intestino no es capaz de realizar esta función se deberá plantear la vía parenteral, pudiendo utilizar el sistema venoso periférico, siempre y cuando, los requerimientos no sean tan elevados e incrementen en exceso la osmolaridad de la mezcla y el tiempo de apoyo nutrimental no supere los 7 a 10 días, pues conllevaría un desgaste importante de las venas periféricas.
Cuadro 14-2. Evaluación del grado de estrés metabólico de acuerdo con la pérdida de nitrógeno a través de la orina Grado de estrés metabólico
Pérdida urinaria de nitrógeno (g/24 h)
Sin estrés
15
Cuadro 14-3. La escala metabólica de Cerra Grado de estrés
Aporte proteínico (mg/kg/día, N2)
Relación kcal/N2 (kcal no proteínicas)
0
1.1 a 1.2 (0.19)
150/1
1
1.2 a 1.5 (0.24)
130/1
2
1.5 a 1.5 (0.27)
110/1
3
1.7 a 2.0 (0.32)
80/1
1 g N2 = 6.25 g de proteínas.
Para el cálculo de los requerimientos nutrimentales del paciente, deberá evaluarse el grado de estrés metabólico al que esté sometido el paciente, siendo la forma más simple de calcularlo utilizando la medición de las pérdidas de nitrógeno ureico por la orina en 24 horas. Se ha comprobado que es tan fija y constante la relación entre el grado de estrés metabólico y la pérdida del nitrógeno ureico por la orina que, con fundamento en este hecho, Cerra (1986) diseñó una tabla que permite determinar de forma sencilla el grado de estrés metabólico del paciente en función de las pérdidas de nitrógeno por la orina en 24 horas (cuadro 14-2). Conocidas las pérdidas de nitrógeno o el grado de catabolismo se pueden calcular los requerimientos calórico-nitrogenados utilizando la fórmula diseñada por Cerra, misma que después fue modificada por el Grupo de Trabajo de Metabolismo y Nutrición de la Sociedad Española de Medicina Intensiva y Unidades Coronarias (SEMIUC) (1997), en donde se establece la cantidad de aporte proteínico y la cantidad de calorías a aportar por gramo de nitrógeno administrado, y todo ello en relación con el grado de estrés metabólico del paciente (cuadro 14-3). De acuerdo con esta escala metabólica es posible ampliar las indicaciones de la NPp para pacientes con grado 2 de estrés metabólico (p. ej., pacientes sometidos a cirugía mayor por no complicada).
Formulaciones para nutrición parenteral periférica Los factores relacionados con la infusión tienen un efecto directo sobre las complicaciones venosas y la tolerancia del paciente a la NPp. Las preparaciones con dextrosa y solución salina y las de dextrosa con aminoácidos cristalinos, de manera consistente resultan en flebitis cuando la osmolaridad de la mezcla excede los 900 mOsm/L. Por ello, para evitar estas complicaciones venosas se recomienda utilizar mezclas con una osmoralidad menor. Lo más recomendable es que la mezcla de NPp no exceda los 700 mOsm/L. La glucosa es el carbohidrato (CH) más fisiológico y mejor tolerado en situaciones de normalidad; sin embargo, no lo es tanto en situaciones de estrés metabólico, donde se ha comprobado un bloqueo de su metabolismo
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calóricos o proteínicos. Es difícil de mantener el apoyo nutrimental parenteral utilizando los catéteres cortos periféricos por más días de los necesarios, aún con requerimientos bajos de proteínas y/o calorías. Deben entonces considerarse los catéteres medio claviculares o de línea media, en particular cuando se espera que el apoyo a través de NPp será utilizado por más de una semana. Este tipo de catéteres pueden permanecer colocados hasta por cuatro semanas; los catéteres medio claviculares en concreto pueden permanecer en su sitio hasta por tres meses. Una vez analizadas las ventajas y los inconvenientes de la NPp se puede, sin suponerlo como un protocolo rígido, repasar una serie de situaciones en las que se deben considerar las posibilidades de la NPp como opción para el soporte nutrimental por vía parenteral:
Nutrición parenteral periférica 187 a nivel celular y una reducción de la velocidad máxima de utilización. Esto ha provocado buscar otras alternativas, como los denominados CH no-glucosa (fructosa, xilitol, sorbitol y glicerol) en los que, a excepción del glicerol, 80% de éstos son transformados en glucosa en el hígado previamente a su utilización, recuperando por tanto el hígado su papel clave de homeostasis en el metabolismo de la glucosa, condicionando una lenta formación de glucosa. Estos CH suelen administrarse de forma combinada, lo cual permite alcanzar las dosis requeridas sin lograr los niveles tóxicos y, además, no sobrecargar ninguna de las vías metabólicas a nivel hepático. Tienen además un buen efecto sobre el ahorro proteínico, el xilitol aumenta su velocidad metabólica en condiciones de estrés, algunos son donadores de ATP (xilitol y sorbitol) y disminuyen los valores plasmáticos de ácidos grasos no esterificados y de los cuerpos cetónicos. El glicerol puede seguir la vía metabólica de los CH o de los lípidos. El sorbitol, glicerol y xilitol tienen un cociente respiratorio inferior a la unidad.
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SOLUCIONES DE AMINOÁCIDOS En relación al aporte proteínico, se destacan las modificaciones de las soluciones de aminoácidos específicas para adaptarse a diferentes situaciones clínicas (estándar, para insuficiencia hepática, insuficiencia renal, estrés metabólico, entre otros). Es bien conocida la eficacia que tienen algunos aminoácidos, como los de cadena ramificada, la glutamina y la arginina, en situaciones de estrés, posquirúrgicas, entre otras: y la importancia que puede tener complementar las soluciones de aminoácidos con éstos. Teniendo en cuenta la importancia de la glutamina en las situaciones de estrés metabólico como sustrato energético de células de rápida replicación (enterocitos, linfocitos, entre otros), a manera de transportador de nitrógeno y como donadora de nitrógeno para la síntesis de proteínas, bases púricas, formación de glucosa y energía, y las dificultades desde el punto de vista farmacodinámico para poder ser administrada por vía parenteral, se administra en forma de dipéptidos (alanina-glutamina, glicina-glutamina) o en forma de precursores (ornitinaα-cetoglutarato o α-cetoglutarato) solucionando así el problema de la inestabilidad de la glutamina en solución. La arginina es considerada como un aminoácido condicionalmente indispensable en determinadas ocasiones para el organismo, como pueden ser las situaciones de estrés, y de importantes efectos benéficos para contrarrestar el catabolismo existente en estas circunstancias. Los estudios sobre la implicación de la arginina en la respuesta inmune son numerosos, siendo cada vez de mayor importancia por su función moduladora de la inmunidad mediada por células. Líneas futuras de investigación ocurren por contribuir nucleótidos por vía parenteral, así como utilizar péptidos definidos e hidrolizados de proteínas enzimáticamente
definidos, de forma que permitan una buena utilización y el aporte de una cantidad determinada de proteínas de alto valor con notable descenso de la osmolaridad de la solución.
IMPORTANCIA DE LA EMULSIÓN DE LÍPIDOS El uso de los lípidos como fuente de calorías en combinación con los carbohidratos (los lípidos tienen una osmolaridad, cerca de 300 mOsm/L independientemente de la concentración) hace más fisiológica la nutrición; es decir, aportan ácidos grasos esenciales, reducen la osmolaridad y neutralizan el pH de las mezclas de nutrición parenteral periférica. De tal forma que constituyen una buena alternativa en aquellos pacientes con altos requerimientos calóricos y/o con una capacidad hepática disminuida para oxidar la glucosa. Con la introducción de los triglicéridos de cadena media en las emulsiones de lípidos se ha favorecido una más rápida, directa y eficaz oxidación para la producción de energía, sin acumulación previa en el tejido adiposo, como ocurre con los triglicéridos de cadena larga, ofreciendo, además, una buena tolerancia hepática, un buen efecto ahorrador de nitrógeno gracias a la producción de cuerpos cetónicos y parecen ejercer un efecto positivo sobre la inmunidad. Otros avances en el campo de los lípidos corresponden a los lípidos estructurados, lo que permitirá poder introducir en una posición dada de un triglicérido, un ácido graso, un aminoácido, un cetoácido, un fármaco, entre otros. La reducción de la concentración relativa de los fosfolípidos frente a los triglicéridos en las emulsiones grasas también parece ser benéfica para la actividad de la inmunidad. Esta relación de fosfolípidos (F)/triglicéridos (T) se reduce en unión directa a la concentración de la emulsión. Así, las emulsiones al 10% (F/T = 0.12) son mejoradas por las emulsiones al 20% (F/T = 0.06) y éstas por las emulsiones de lípidos al 30% (F/T = 0,04). Con la finalidad de reequilibrar la relación ω-6/ω-3 y mejorar la respuesta inmune se espera poder incrementar la concentración de ácidos grasos poliinsaturados ω-3en las futuras emulsiones de lípidos parenterales. Está también comprobada la eficacia de los ácidos grasos de cadena corta, tanto directa como indirectamente, sobre el trofismo intestinal. Los efectos del aporte de cuerpos cetónicos se encuentran aún en fase de estudio. Por otro lado, el uso de una emulsión de lípidos en la mezcla de NPp, parece aportar cierta protección venosa y facilita la tolerancia de infusiones de osmolaridad alta. Algunos estudios en animales han demostrado una reducción del daño endotelial producido por las soluciones de aminoácidos cuando se añade a la mezcla una emulsión de lípidos. El tiempo de permeabilidad venosa mejoró en neonatos administrándoles una emulsión alta en lípidos contra una emulsión baja en lípidos, ambas de la misma osmolaridad. Asimismo, se logró un mayor tiempo de
188 Endonutrición. Apoyo nutricio
MEZCLA TOTAL DE NUTRIMENTOS EN LA NUTRICIÓN PARENTERAL PERIFÉRICA Es posible mejorar la tolerancia venosa a las mezclas hipoosmolares al utilizar una mezcla a base de una emulsión de lípidos con una solución de dextrosa-aminoácidos (mezcla total de nutrimentos [MTN]). Este efecto benéfico puede ser secundario al incremento en el pH de la formulación de MTN pero puede resultar deletéreo, pues las MTN administradas por vena periférica son mezclas considerablemente más inestables que las MTN administradas por una vena central. En un estudio clínico aleatorizado en donde se compara la coinfusión de lípidos con la mezcla de lípidos, es notoria una mejora en la tolerancia venosa utilizando la emulsión de lípidos en la mezcla. Se ha logrado una tolerancia a una osmolaridad de hasta 1 300 mOsm/L para formulaciones de NPp con lípidos incluidos en la mezcla. Sin embargo, este dato más bien parece anecdótico por lo que se debe tomar con cierta reserva. En otro informe se demostró que 63% de los pacientes que recibieron una fórmula de NPp con MTN con una osmolaridad de 1 146 mOsm/L, no tuvo problema con la tolerancia venosa. El 23% de los pacientes en este informe, sin embargo, presentaron dolor transitorio, y en 14% de estos hubo necesidad de suspender la infusión. Ante estos datos se sugiere que cuando se utiliza una MTN el rango aceptable para la osmolaridad de la mezcla puede fluctuar entre 1 100 y 1 300 mOsm/L, no obstante se debe tener la máxima precaución con estos niveles de osmolaridad de la mezcla.
MICRONUTRIMENTOS Los componentes de micronutrimentos de la NPp son similares a los de la nutrición parenteral total administrada por vía central con algunas excepciones. Las vitaminas se deben administrar diariamente utilizando una infusión de multivitaminas que cumpla con las guías para vitaminas parenterales establecidas por la American Medical Association Nutricional Advisory Group. Estas infusiones de multivitaminas no contienen potasio por lo que éste electrólito deberá administrarse por separado si es necesario. Asimismo, es importante la suplementación adicional para corregir alguna deficiencia preexistente. La suma directa de la infusión de multivitaminas a la emulsión de lípidos no es recomendable. Los oligoelementos deben añadirse a la mezcla de nutrición parenteral de manera rutinaria;
sin embargo, en el caso de la NPp la breve duración del tratamiento hace que esta conducta no sea necesaria salvo que el paciente tenga alguna deficiencia de oligoelementos preexistente. Los electrólitos como el cloruro se sodio, potasio, magnesio, fosfato y calcio, son esenciales para la función del sistema muscular y el sistema nervioso central; así como para el metabolismo y el mantenimiento del estado de hidratación.
NUTRICIÓN PARENTERAL PERIFÉRICA ESTANDARIZADA Actualmente, es evidente que la nutrición parenteral es una herramienta terapéutica de uso habitual en la clínica contemporánea. El incremento en el conocimiento científico, derivado de la experiencia clínica acumulada en los últimos años, y los avances en el desarrollo biotecnológico de nuevos preparados y en tecnologías para la salud (bombas, catéteres, etc.) han permitido su utilización en situaciones clínicas complejas y en tratamientos de larga duración; creándose así algunas guías para la valoración y manejo nutrimental en estas situaciones. Estos avances de la ciencia y la tecnología han repercutido en forma trascendental en los servicios de farmacia hospitalaria debido a un aumento del número de pacientes candidatos a nutrición parenteral y a la mayor complejidad, clínica y metabólica de los pacientes tratados por los servicios de apoyo nutrimental especializado. Esta mayor presión, junto con el establecimiento de guías de tratamiento nutrimental especializado, ha dado lugar a la creación de protocolos de manejo con la estandarización de formulaciones de NP. Esto se ha interpretado en el mercado farmacéutico con la comercialización de productos llamados binarios (con aporte proteínico y carbohidratos) y los terciarios o “todo en uno” (con aporte nitrogenado, carbohidratos y lípidos). La composición y presentación de estas fórmulas estandarizadas se basa en un perfil estándar del paciente candidato a nutrición parenteral, ya sea por la vía central o la vía periférica, y en las recomendaciones de consenso generales de expertos en soporte nutrimental especializado, lo cual cubre una amplia gama de situaciones clínicas y metabólicas (cuadro 14-4). Sin embargo, su adecuación en pacientes con situaciones clínicas complejas presenta todavía dudas dado que, algunas de estas fórmulas, no incluyen nutrimentos específicos catalogados como farmaconutrimentos, por su rigidez en la relación entre los diferentes nutrimentos aportados y porque no se adaptan a ciertos perfiles metabólicos específicos (estrés, insuficiencia renal, encefalopatía, entre otros). Los individuos sanos y los pacientes desnutridos no sépticos utilizan una buena cantidad de carbohidratos para la producción de energía y convierten el exceso de glucosa en grasa. Al contrario de lo que sucede con pacientes sépticos, quienes muestran un incremento en el consumo de oxígeno y utilizan preferentemente la grasa
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permeabilidad venosa cuando los neonatos recibían una mezcla de NPp de menor osmolaridad (547 mOsm/L vs. 702 mOsm/L y 702 mOsm/L vs. 784 mOsm/L), en un ensayo clínico pareado entrecruzado.
Nutrición parenteral periférica 189 Cuadro 14-4. Composición de las fórmulas de nutrición parenteral periférica estandarizada Por bolsa
1 000 mL
1 500 mL
2 000 mL
2 500 mL
Nitrógeno (g)
3.6
5.4
7.3
9.1
Aminoácidos (g)
22
33
44
55
Calorías totales (kcal)
610
910
1 215
1 520
Calorías no proteínicas (kcal)
520
780
1 040
1 300
Calorías glucosa (kcal)
320
480
640
800
Calorías lípidos (kcal)
200
300
400
500
Relación calorías no proteínicas/nitrógeno (Kcal/N2)
144
144
144
144
21
32
42
53
Sodio (mmol) Potasio (mmol)
16
24
32
40
Magnesio (mmol)
2.2
3.3
4.4
5.5
Calcio (mmol)
2
3
4
5
Fosfato (mmol)**
8.5
13
17
21
Acetato (mmol)
30
46
61
76
Cloro (mmol)
33
50
66
83
pH Osmolaridad (mOsm/L)
6
6
6
6
750
750
750
750
** Incluye fosfatos provenientes de la emulsión de lípidos. Fuente: http://www.ecomm.baxter.com/ecatalog/
Cuadro 14-5. Variables metabólicas de pacientes críticos sépticos vs no sépticos durante siete días de nutrición parenteral estandarizada Día 01
Día 21
Día 71
p2
Pacientes sépticos VO2 (mL/min-1/m-2)
135 ± 26
134 ± 25
127 ± 32
NS
VCO2 (mL/min-1/m-2)
103 ± 18
112 ± 21
108 ± 27
NS
0.77 ± 0.05
0.84 ± 0.053
0.86 ± 0.053
< 0.01
0.75 ± 0.07
0.85 ± 0.073
0.87 ± 0.073
< 0.01
QR
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QR no proteínico GER (kJ/min-1/m-2)
2.65 ± 0.5
2.69 ± 0.5
2.55 ± 0.7
NS
HC (kJ/min-1/m-2)
-0.23 ± 0.8
0.42 ± 0.44
0.28 ± 0.53
< 0.05
-1.89 ± 1
0.24 ± 0.53
0.39 ± 0.53
< 0.0001
-0.53 ± 0.3
0.01 ± 0.33
-0.04 ± 0.23
< 0.0001
122 ± 31
119 ± 25
108 ± 24
NS
GRASA (kJ/min-1/m-2) PROT (kJ/min-1/m-2) Pacientes no sépticos VO2 (mL/min-1/m-2) VCO2
1
(mL/min-1/m-2)
90 ± 19
99 ± 21
88 ± 18
NS
QR
0.75 ± 0.05
0.84 ± 0.044
0.82 ± 0.044
< 0.01
QR no proteínico
0.72 ± 0.1
0.85 ± 0.074
0.83 ± 0.064
< 0.05
GER (kJ/min-1/m-2)
2.36 ± 0.6
2.38 ± 0.5
2.15 ± 0.5
NS
HC (kJ/min-1/m-2)
-0.08 ± 0.7
0.5 ± 0.43
0.59 ± 0.63
< 0.005
GRASA (kJ/min-1/m-2)
-1.69 ± 0.7
0.22 ± 0.63
0.12 ± 0.43
< 0.0001
PROT (kJ/min-1/m-2)
-0.59 ± 0.5
0.3 ± 0.23
0.1 ± 0.13
< 0.005
Media ± DE. HC balance de carbohidratos; GRASA, balance de la grasa; PRO, balance de proteínas; GER, gasto energético en reposo; QR, cociente respiratorio; VO2, consumo de oxígeno; VCO2, producción de bióxido de carbono. 2 Prueba para efecto del tiempo mediante medicines repetidas de ANOVA. 3,4 Diferencia significativa el día 0: 3p 500 mL/24 h
Parte fundamental de dicho cuidado es el soporte nutrimental especializado, el cual deberá ser implementado en forma rutinaria sólo en casos de pancreatitis aguda grave. Deberá considerarse su implementación en pacientes con pancreatitis aguda leve sólo si se tiene en perspectiva un período de ayuno mayor de siete días.
ASPECTOS NUTRICIONALES DE LA ENFERMEDAD El páncreas sintetiza y secreta enzimas y hormonas necesarias tanto para la digestión de nutrimentos como para el mantenimiento del equilibrio de carbohidratos y la regulación de la fisiología intestinal. Las enzimas pancreáticas hidrolizan proteínas, lípidos y carbohidratos en la luz intestinal, cuyo fin es absorberlos por las microvellosidades intestinales a lo largo del tubo digestivo. El principal estímulo para la secreción pancreática es la alimentación, sin embargo, durante el ayuno el páncreas secreta algunas de las enzimas y hormonas que produce como parte de un fino equilibrio que tiene como resultado una función gastrointestinal adecuada. La secreción de enzimas pancreáticas alcanza su punto máximo posterior a la ingesta de una dieta mixta de 20 kcal/kg de peso, mientras que la duración de esta secreción se prolonga con cargas calóricas mayores. El contenido mixto en la dieta (sólido y líquido) induce una mayor respuesta pancreática que dietas únicamente líquidas o sólidas con cargas calóricas similares. De igual forma, la proporción de proteínas, lípidos o carbohidratos en la dieta, influye en la secreción pancreática de enzimas digestivas. Independientemente de la diferencia en cuanto a la respuesta de la secreción pancreática ante diferentes estímulos, el total de enzimas secretadas en cada ocasión sobrepasa por mucho el mínimo requerido para evitar las manifestaciones de una malabsorción intestinal. La digestión de los nutrimentos inicia antes de que éstos alcancen las secreciones biliopancreáticas, lo cual se logra por medio de amilasa salival, pepsina y lipasa gástrica entre otras enzimas. El principal estímulo para la secreción biliopancreática es el paso de los nutrimentos al duodeno, en este sitio se mezclan enzimas y nutrimentos para iniciar el proceso de digestión y posteriormente la absorción de estos últimos.
Alteraciones nutricionales presentes en la enfermedad Debido a que las dos principales causas de pancreatitis aguda en el mundo occidental, la biliar y la etílica, pueden estar relacionadas con trastornos nutricionales; no debe sorprender el hecho de que aproximadamente 30% de los pacientes con pancreatitis aguda ya se encuentren desnutridos al momento de presentarse la enfermedad.
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APOYO NUTRIMENTAL EN PANCREATITIS AGUDA
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Endonutrición en el adulto 203 Durante un episodio de pancreatitis aguda grave se presentan gran variedad de alteraciones nutricionales secundarias a la enfermedad, lo cual, añadido a la desnutrición previa, hacen de la pancreatitis una de las enfermedades con mayores riesgos en cuanto a nutrición se refiere. Estas alteraciones se relacionan tanto a las funciones endocrinas y exocrinas del páncreas, como a la extraordinaria respuesta inflamatoria que se genera durante la pancreatitis. El compromiso de la función exocrina del páncreas deteriora las funciones digestivas, lo cual repercute en el estado nutricional del paciente al no poder llevar a cabo en forma normal la digestión y absorción de los nutrimentos. Por otro lado, al estar comprometida la función endocrina del páncreas, se presentan una serie de trastornos metabólicos y de motilidad intestinal, principalmente en lo relacionado al metabolismo de carbohidratos y en particular de la glucosa, por lo que es común encontrar hiperglucemia en la mayoría de estos pacientes. Esta hiperglucemia se incrementa además por la respuesta inflamatoria a la lesión que provoca la pancreatitis aguda. La destrucción tisular y la severa respuesta inflamatoria observada en pacientes con pancreatitis aguda son mediadas por citocinas proinflamatorias, lo cual propicia una serie de cambios metabólicos que repercuten en forma directa en el estado nutricional del paciente. Entre las citocinas o mediadores inflamatorios que son liberados en casos de pancreatitis aguda se encuentran los siguientes: IL-6, IL-8, FNT-a y factor activador de plaquetas; se activa la cascada del complemento, se generan radicales libres de oxígeno y se liberan productos del metabolismo del ácido araquidónico. Los pacientes con pancreatitis aguda se encuentran en un estado hipermetabólico, con tendencia al catabolismo, que los lleva a un balance energético negativo. Además, cursan con un estado hiperdinámico caracterizado por un aumento en el gasto cardiaco, disminución de resistencias vasculares periféricas y deficiencia en la extracción de oxígeno. El catabolismo proteínico, principalmente a nivel muscular (preoteólisis), aumenta hasta 80%, con el evidente aumento de pérdidas de nitrógeno que pueden ser hasta de 20 a 40 g/día a hiperglucemia e intolerancia a la glucosa tienen una prevalencia muy variable en el paciente con pancreatitis aguda, ya que pueden fluctuar entre 40 y 90% de los pacientes y más del 80% requieren de insulina. Entre 40 y 60% de los pacientes con pancreatitis cursan con hipocalcemia. La mayoría de estas anormalidades metabólicas pueden ser atribuidas a la relativa deficiencia de insulina causada por la lesión pancreática endocrina. Pueden presentarse deficiencias de otros micronutrimentos como cinc, tiamina y folato en pancreatitis grave, sobretodo en pacientes con alto grado de injerencia en bebidas alcohólicas. El paciente con pancreatitis aguda grave presenta un aumento en el gasto energético en reposo, que es secundario a un aumento en los requerimientos calóricos para compensar el catabolismo al cual el organismo está expuesto. Este aumento en el gasto energético ha sido demostrado por varios grupos de investigadores quienes
han medido, a través de calorimetría indirecta, el gasto energético de pacientes con pancreatitis aguda grave informando un aumento de 77 a 139%. En un estudio realizado en el Hospital General Dr. Manuel Gea González, en la Ciudad de México se corroboró este aumento en el gasto energético en reposo en pacientes con pancreatitis aguda grave, pues se encontró que al inicio de la enfermedad, los pacientes presentaban un gasto energético en reposo, medido por calorimetría indirecta, por arriba del estimado por medio de ecuaciones predictivas y conforme se resolvía la pancreatitis, el gasto energético disminuía progresivamente hasta igualar el calculado. Las mediciones de gasto energético se realizaron día con día y se demostró que dicho gasto energético presenta variaciones diarias significativas, corroborando la utilidad de la calorimetría indirecta como monitor metabólico y en forma indirecta como monitor de la evolución del paciente. Los trastornos metabólicos y nutricionales con los que cursan los pacientes con pancreatitis aguda grave se enlistan en el cuadro 15-7.
Evaluación enfocada El cuadro clínico de la pancreatitis aguda se caracteriza por dolor en el epigastrio, descrito como intenso y de irradiación terebrante hacia la columna dorsal, de inicio súbito y en general posterior a la ingesta abundante de alcohol o comida, sobretodo rica en grasas (si es que alguna de éstas es la causa). El dolor se acompaña de náuseas y
Cuadro 15-7. Trastornos metabólicos y nutricionales en pancreatitis aguda Mediadores inflamatorios† Gasto energético Utilización de sustratos
↑ ↑ Mixto
Proteólisis
↑
Síntesis de proteínas somáticas y viscerales
↓
Síntesis de proteínas de fase aguda
↑
Oxidación de aminoácidos
↑
Ureagénesis Balance nitrogenado
↑ Negativo
Gluconeogénesis
↑
Oxidación de glucosa
↓
Hiperglucemia Lipólisis Oxidación de ácidos grasos libres Hipertrigliceridemia † Catecolaminas,
Común ↑ ↑ Ocasional
cortisol, hormona adrenocorticotrópica, insulina, glucagón, factor de necrosis tumoral alfa e interleucina-6. Reproducido con autorización de Elsevier: Seidner DL, Fish JA: Nutrition Management of patients with feeding induced pain: acute pancreatitis. Semin Gastrointest Ds, 1993;9:200-209.
vómito, entre otros síntomas menos frecuentes. El abordaje de todo paciente con dolor abdominal debe incluir la determinación de amilasa y/o lipasa para descartar pancreatitis, ya que son éstas dos enzimas las que se utilizan para realizar el diagnóstico de la enfermedad. No deben excluirse pacientes embarazadas, ya que la pancreatitis aguda durante el embarazo y puerperio se presenta con relativa frecuencia. Una vez confirmado el diagnóstico de pancreatitis aguda, es necesario determinar su etiología y su gravedad. La etiología puede identificarse desde el mismo interrogatorio, aunque en ocasiones es necesario realizar algunos otros estudios de laboratorio o gabinete para determinarla. Debido a que desde el punto de vista epidemiológico una de las causas más frecuentes de pancreatitis aguda es la biliar se recomienda realizar un ultrasonido de hígado y vías biliares a todos los pacientes con diagnóstico de pancreatitis para descartarla, aún ante la presencia de alguna otra etiología. Una vez identificada la causa, debe determinarse la gravedad, para lo cual pueden utilizarse varios métodos entre ellos los criterios de Ranson al ingreso y a las 48 horas, los criterios de Glasgow descritos por Imrie, el Índice de APACHE II, la clasificación tomográfica de Balthazar, o el índice tomográfico de gravedad (también llamado de Ranson-Balthazar) y la presencia de signos de falla orgánica (cuadro 15-6). Como fue mencionado anteriormente, con fines de estandarización de tratamiento, la pancreatitis aguda sólo se clasifica en leve o grave según se acordó en el Simposio de Atlanta en 1992. Es conveniente iniciar un apoyo nutrimental especializado si el paciente cursa con pancreatitis grave, aunque esta recomendación ha generado controversias en la literatura como se explicará en el apartado de cuidado. Por otro lado, el paciente con pancreatitis leve no requiere de apoyo nutrimental especializado, pues reiniciará la ingesta de nutrimentos por vía oral en un promedio de 3 a 5 días; excepto cuando se tenga previsto que el paciente no iniciará la vía oral por siete días o más. El siguiente paso en la evaluación del paciente con pancreatitis aguda, sobretodo cuando es grave, consiste en determinar su estado nutricional; lo cual se realiza como en cualquier otro paciente y con los mismos recursos, independientemente de la enfermedad que padezca. Puede utilizarse la valoración global subjetiva descrita por Detsky, la cual es sencilla y tiene una buena correlación con el estado nutricional del paciente; o bien otros instrumentos de este tipo como el Mini Nutritional Assessment (MNA) en caso de pacientes de edad avanzada. La valoración nutricional mediante parámetros bioquímicos es de suma importancia y deberán ser utilizados los que estén al alcance del hospital donde se encuentre el paciente; en particular, si se dispone de estudios de laboratorio como transferrina o prealbúmina pueden ser de gran valor. En caso de no contar con estos estudios pueden utilizarse las cifras de proteínas totales y albúmina, así como el índice linfocitario. Si el hospital donde se brinda la atención al paciente dispone de un protocolo de valoración nutricional en especial, es éste el que deberá implementarse en el paciente con el objeto de no abandonar las guías de tratamiento del hospital en cuestión.
Si se dispone del recurso de la calorimetría indirecta, debe utilizarse porque proveerá al clínico de valiosa información al momento de implementar el apoyo nutrimental al paciente. Entre otros datos, la calorimetría indirecta determina el gasto energético en reposo (GER), el cual equivale al requerimiento calórico del paciente en las condiciones en las que se encuentra en ese momento. En el paciente grave, estas condiciones tienden en la mayoría de los casos hacia el hipermetabolismo. Si se conoce el GER del paciente es posible administrarle en forma más exacta las calorías que requiere, evitando así dos situaciones: no alcanzar a cubrir sus requerimientos diarios o sobrealimentarlo, con la morbilidad que ambas situaciones implican. La calorimetría determina también el cociente respiratorio del paciente, el cual es un reflejo del sustrato energético que el paciente está utilizando para cubrir sus demandas; de tal forma que el médico puede advertir si el paciente está utilizando calorías a expensas de lípidos o de carbohidratos en forma desequilibrada y modificar el aporte de estos macronutrimentos con objeto de mejorar la tolerancia del apoyo nutrimental, así como su respuesta y evolución. En el estudio realizado en el Hospital General Dr. Manuel Gea González se comprobó que el séptimo día de apoyo nutrimental, se administró a los pacientes 27.01% más calorías de las que requerían, pues el aporte calórico se basaba en el GER del primer día de la enfermedad, que es ese momento el más alto. Este aporte calórico no fue modificado sino hasta el octavo día (basado en una nueva calorimetría); por lo que progresivamente se administró un exceso de calorías del primer al séptimo día, lo cual puede empeorar la evolución de un paciente que ya se encuentra en estado crítico. Este análisis llevó a recomendar la realización de la calorimetría indirecta a estos pacientes en forma diaria, con objeto de poder determinar día con día el GER y administrar en forma exacta las calorías que los pacientes requieren. Como resultado de estas observaciones fue diseñado un nuevo estudio que se realiza hoy en día, cuyo objetivo es determinar si el aporte calórico exacto tiene algún efecto en la morbimortalidad de la pancreatitis aguda grave. El realizar calorimetrías indirectas en forma diaria, no sólo beneficia al paciente en relación al aporte exacto de calorías, sino que actúa también como un monitor metabólico que de manera indirecta puede revelar la evolución del paciente, pues si disminuye el consumo de oxígeno (VO2) disminuirá progresivamente el GER, indicando que el paciente evoluciona hacia la mejoría.
Objetivos y metas de la terapia nutricional en pancreatitis aguda Como se ha mencionado, parte fundamental del cuidado de la pancreatitis aguda es el soporte nutrimental especializado; incluso se le considera, más que un simple apoyo nutrimental, como una verdadera medida terapéutica,
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204 Endonutrición. Apoyo nutricio
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Endonutrición en el adulto 205 pues en algunos casos, puede modificarse la evolución de la enfermedad con las medidas implementadas como parte del tratamiento nutrimental. Uno de los objetivos del tratamiento nutrimental en pancreatitis es lograr un reposo pancreático, ya que la ingesta de alimentos por vía oral durante la pancreatitis aguda puede provocar la recurrencia de los síntomas; sin embargo, dicho reposo del páncreas no ha demostrado una mejor evolución de la enfermedad excepto por la disminución del dolor. Desde un punto de vista fisiológico, el ayuno podría ser el mejor tratamiento para el cuidado de la pancreatitis aguda, lo cual resulta lógico basado en estudios de fisiología en animales realizados en el decenio de 1970-79, los cuales demostraron que la infusión de nutrimentos en la cavidad gástrica en perros estimula la producción de enzimas pancreáticas y de bicarbonato, además de aumentar el volumen de secreción pancreática. Esto condujo a pensar que el reposo del páncreas mejoraría la evolución de los pacientes, situación que constituye la base para el concepto de administrar apoyo nutrimental enteral a través de sondas ≠. Otro mecanismo a través del cual puede lograrse este objetivo (de menor estimulación pancreática) es la composición de la fórmula enteral utilizada; se ha demostrado que el uso de fórmulas elementales provoca menor estímulo al páncreas que las fórmulas poliméricas. De igual forma, las fórmulas peptídicas semielementales son mejor absorbidas que las elementales que contienen aminoácidos libres logrando un mejor aporte proteínico y facilitando el proceso de digestión-absorción en un tubo digestivo disfuncional por la enfermedad de base. Si el apoyo nutrimental no se realiza en forma adecuada, lejos de ayudar al paciente puede resultarle deletéreo, por lo que evitar el deterioro del paciente mediante las acciones tomadas como parte del tratamiento nutrimental es otro de los objetivos de ésta en pacientes con pancreatitis aguda. Algunos estudios han demostrado que la infusión de lípidos por vía intravenosa pueden provocar pancreatitis aguda o recurrencia de los síntomas, por ello debe mantenerse la cifra de triglicéridos séricos por debajo de 400 mg/dL con el objeto de evitar esta situación. Para lograrlo no es necesario eliminar los lípidos de la mezcla de nutrición parenteral, sino simplemente monitorear y disminuir la cantidad administrada en caso de que los triglicéridos séricos comiencen a incrementarse. Una de las metas del tratamiento nutrimental es cubrir los requerimientos nutricionales elevados del paciente con pancreatitis aguda. Al cubrirlos se evitan complicaciones asociadas a la hipoalimentación como puede ser el catabolismo proteínico que genere un balance nitrogenado negativo. Para hacerlo en forma adecuada es necesaria la medición del gasto energético y no sólo su cálculo, por lo que la realización de una calorimetría indirecta es prácticamente indispensable. El manejo agresivo con soluciones intravenosas en el paciente con pancreatitis aguda grave es una de las medidas terapéuticas iniciales que permiten al paciente sobrevivir, sin embargo, se puede provocar una disminución de los electrólitos séricos a través de un mecanismo de dilución.
Por tanto, una de las metas implicadas en el cuidado nutrimental del paciente, debe incluir el adecuado manejo de líquidos y electrólitos, incluso los elementos traza.
Cuidado nutrimental de la pancreatitis aguda La pancreatitis aguda es un proceso hipermetabólico e hiperdinámico que crea un estado de estrés catabólico que a su vez promueve una respuesta inflamatoria sistémica y deterioro nutricional, por lo que el apoyo nutrimental tiene una función importante modulando múltiples factores que contribuyen a la gravedad general de la enfermedad. Aunque en la actualidad se acepta el uso rutinario de apoyo nutrimental en pancreatitis aguda grave, continúa el debate entre administrarlo o mantener al paciente en ayuno. Por un lado, se considera a la pancreatitis aguda como un proceso inmunoinflamatorio sistémico en que el ayuno puede ser la respuesta más natural, apropiada y fisiológica ante la lesión; lo cual se suma a la premisa de que en estudios prospectivos, aleatorios y controlados existe poca evidencia que indique reducción de la duración o gravedad de la enfermedad utilizando apoyo nutrimental comparado con ayuno. Quienes defienden la postura de implementar apoyo nutrimental a estos pacientes mencionan que el ayuno contribuye a la disfunción de la barrera intestinal, principal causa de traslocación bacteriana y sepsis en pancreatitis aguda; además de que el objetivo del apoyo nutrimental es prevenir la desnutrición y proteger al intestino manteniendo la integridad de la mucosa. Sin embargo, en esta era de la medicina basada en evidencia, es imposible definir entre el apoyo nutrimental o el ayuno ante la limitación de estudios disponibles; pues no existe suficiente evidencia para afirmar en forma sólida que es mejor iniciar apoyo nutrimental en pacientes con pancreatitis aguda grave, pero debe aceptarse que la evidencia indirecta favorece el uso de nutrición enteral. Ragins demostró que la infusión de nutrimentos en el yeyuno provocaba una respuesta menor en la secreción pancreática que si se administraban en el estómago o duodeno, lo cual ha sido corroborado por otros autores. Estas observaciones han dado origen a una de las interrogantes que más controversia ha generado en cuanto al cuidado nutrimental de la pancreatitis aguda que reside en si puede utilizarse nutrición enteral pospilórica o debe utilizarse nutrición parenteral. Se ha demostrado pérdida de integridad estructural y funcional del intestino en pancreatitis aguda; además de que la no utilización del intestino en pancreatitis provoca aumento en la permeabilidad intestinal y aumento en la carga bacteriana sistémica; así como elevación de estrés oxidativo, mayor gravedad y duración de la enfermedad; lo cual, clínicamente se traduce en mayores complicaciones e incremento en morbilidad infecciosa. Ranson y Spencer habían sugerido en el decenio de 1970-79 que la vía enteral en pancreatitis aguda aumenta
la tasa de complicaciones tardías; sin embargo, ahora se ha demostrado que sucede lo opuesto porque disminuye la morbilidad y como máximo puede haber una exacerbación de síntomas sin complicaciones. En la actualidad se acepta que el reposo pancreático no es absolutamente necesario y que es suficiente una disminución del estímulo para que la secreción pancreática disminuya a niveles subclínicos. Aunque en ocasiones esto es difícil de lograr debido a la gran variabilidad individual en cuanto a la tolerancia de la vía enteral, que va desde pacientes que toleran una alimentación gástrica hasta estimulación pancreática con fórmulas elementales administradas por medio de sondas en yeyuno distal. La mayoría de los estudios favorecen el uso de nutrición enteral vs. parenteral. Abou-Assi informa una menor incidencia de infección de catéteres (3.8% vs. 33.3%, p=0.03); menor incidencia de complicaciones metabólicas (p 80 Total
313 135 76 53 30 607
49.6 46.8 47.6 43.4 37.8 47.2
49.6 46.8 47.6 43.4 37.8 47.2
52.0 49.2 49.0 45.4 38.9 49.6
P50 70.6 70.4 67.6 65.4 65.4 59.5
57.8 54.2 52.8 51.2 47.8 55.0
P75
P90
P95
77.4 76.6 74.2 72.8 73.4 76.2
83.0 88.0 86.2 79.0 84.0 83.4
87.4 93.2 88.8 92.0 87.0 89.6
64.2 59.6 58.9 57.2 57.3 61.8
72.0 68.4 64.6 62.4 63.2 68.6
78.6 74.8 68.2 68.0 67.9 75.6
TALLA (kg) Edad (años)
P5
n
P10
P25
P50
P75
P90
P95
Varones 60 a 64 65 a 69 70 a 74 74 a 79 < 80 Total
259 118 57 34 16 484
153.0 152.1 152.2 154.0 152.3 152.9
155.8 156.0 154.0 155.8 153.8 155.5
159.3 159.2 157.9 159.2 157.7 158.9
162.8 164.2 161.7 163.0 162.0 163.0
167.0 167.9 167.2 166.7 165.0 167.2
171.4 172.6 171.0 168.5 167.6 171.3
173.6 174.4 173.0 172.0 170.8 173.5
Mujeres 60 a 64 65 a 69 70 a 74 74 a 79 > 80 Total
313 135 76 53 30 607
142.0 140.6 139.9 135.3 137.0 141.0
145.0 141.7 142.4 141.2 137.7 142.6
147.4 144.9 145.0 144.0 140.5 146.0
151.4 149.0 148.3 148.3 146.6 150.2
155.0 153.7 152.4 150.7 149.9 154.0
158.5 157.2 156.4 153.9 157.2 157.7
160.5 159.9 158.0 157.8 159.5 159.9
Índice de masa corporal (kg/m2) P5
n
P10
P25
P50
P75
P90
P95
259 118 57 34 16 484
21.8 20.4 21.5 19.5 21.6 21.1
22.6 21.0 22.0 21.1 21.8 22.2
24.5 23.4 24.0 23.0 24.0 24.1
26.5 25.7 25.9 25.3 25.3 26.2
28.6 28.2 27.8 27.5 27.4 28.5
30.7 31.3 30.7 29.5 30.3 30.8
31.7 32.5 30.8 32.4 31.1 31.6
Mujeres 60 a 64 65 a 69 70 a 74 74 a 79 > 80 Total
313 135 76 53 30 607
21.8 20.6 21.5 20.5 17.8 21.1
23.6 22.8 21.9 21.8 19.4 22.4
25.7 24.2 24.6 24.2 22.0 25.1
27.2 27.1 26.6 26.4 26.0 27.4
30.8 29.9 28.8 28.2 29.3 30.0
34.2 32.8 30.1 30.2 32.7 32.8
36.4 34.6 33.2 31.7 33.4 35.1
Circunferencia media del brazo (cm) Edad (años)
P5
n
P10
P25
P50
P75
P90
P95
Varones 60 a 64 65 a 69 70 a 74 74 a 79 > 80 Total
259 118 57 34 16 484
25.0 24.3 23.7 23.4 24.7 24.5
26.1 25.0 24.2 24.0 25.0 25.5
27.5 26.3 27.0 25.8 25.9 27.0
29.6 28.6 28.5 28.6 27.5 29.0
31.4 30.6 30.2 29.9 28.5 30.9
33.0 32.6 30.2 32.1 31.0 32.6
34.0 34.5 33.0 33.4 32.0 34.0
Mujeres 60 a 64 65 a 69 70 a 74 74 a 79 > 80 Total
313 135 76 53 30 607
24.8 24.5 24.0 22.5 19.8 24.0
26.2 25.0 24.6 24.0 20.6 25.1
28.0 26.5 26.0 26.6 25.2 27.0
30.5 29.2 28.6 28.5 27.0 29.6
33.4 31.6 31.4 30.8 29.4 32.3
35.5 34.0 33.9 33.7 32.5 35.0
37.0 35.6 35.0 35.0 33.7 36.0
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Edad (años) Varones 60 a 64 65 a 69 70 a 74 74 a 79 > 80 Total
Endonutrición geriátrica 259 Cuadro 18-4. Valores poncentilares de algunas medidas antropométricas según edad y sexo, en un grupo de adultos mayores mexicanos (continuación) Pliegue cutáneo tricipital (mm) Edad (años)
P5
n
P10
P25
P50
P75
P90
P95
Varones 60 a 64 65 a 69 70 a 74 74 a 79 > 80 Total
259 118 57 34 16 484
7.0 7.0 7.0 7.0 6.0 7.0
8.0 7.0 8.0 8.0 9.0 8.0
9.0 9.0 9.0 10.0 10.0 9.0
12.0 11.0 12.0 12.5 12.0 12.0
14.0 14.0 16.0 16.0 16.0 15.0
17.0 19.0 20.0 20.0 17.0 18.0
19.0 21.0 21.0 22.0 17.0 20.0
Mujeres 60 a 64 65 a 69 70 a 74 74 a 79 > 80 Total
313 135 76 53 30 607
11.0 10.0 10.0 10.0 9.0 10.0
12.0 11.0 11.0 11.0 9.5 11.0
15.0 13.0 14.0 14.0 13.0 14.0
18.0 17.0 19.0 16.0 16.5 17.0
22.0 22.0 23.5 22.0 21.0 22.0
29.0 26.0 27.0 24.0 26.5 27.0
31.0 29.0 29.0 29.0 27.0 30.0
Circunferencia de la cintura (cm) Edad (años)
P5
n
P10
P25
P50
P75
P90
P95
Varones 60 a 64 65 a 69 70 a 74 74 a 79 > 80 Total
259 118 57 34 16 484
81.5 79.5 81.0 78.7 84.5 81.0
85.0 82.0 83.0 80.0 86.0 84.2
90.0 88.2 89.3 87.9 89.3 89.0
95.0 94.7 93.0 92.0 92.0 94.2
100.0 100. 96.7 97.3 103.0 99.6
105.5 106.8 103.0 103.0 107.5 105.8
108.5 110.8 108.0 116.0 107.5 108.8
Mujeres 60 a 64 65 a 69 70 a 74 74 a 79 > 80 Total
313 135 76 53 30 607
76.0 71.9 74.5 69.2 70.0 74.0
79.5 75.5 78.0 72.0 75.8 78.0
83.5 82.2 83.0 82.4 82.5 83.0
89.0 91.0 87.5 88.0 91.5 89.0
96.4 97.4 94.4 97.0 99.0 97.0
103.5 102.5 101.5 102.5 104.0 103.0
109.5 109.1 106.0 106.4 105.5 108.0
Circunferencia de la cadera (cm)
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Edad (años)
P5
n
P10
P25
P50
P75
P90
P95
Varones 60 a 64 65 a 69 70 a 74 74 a 79 > 80 Total
259 118 57 34 16 484
90.0 88.0 89.5 91.0 93.0 89.3
92.0 89.0 92.0 92.0 93.0 91.3
95.3 95.0 96.0 93.6 96.0 95.0
99.0 99.0 99.5 98.5 99.5 99.0
103.0 103.0 103.8 103.0 104.8 103.0
106.5 111.0 110.0 110.7 106.5 108.0
109.5 114.5 114.0 122.7 113.0 112.0
Mujeres 60 a 64 65 a 69 70 a 74 74 a 79 > 80 Total
313 135 76 53 30 607
93.0 89.0 90.5 89.5 85.0 91.0
95.0 92.0 94.2 92.0 85.6 93.5
99.5 97.0 98.8 96.0 95.5 98.0
105.0 103.0 102.0 103.0 102.0 104.0
111.0 110.0 109.0 108.0 107.0 110.0
117.5 117.0 112.0 115.0 114.5 116.0
124.2 120.0 115.0 118.2 120.0 120.0
b) Intermedia: indica riesgo nutricional (17 a 23.5 puntos) c) Baja: indica desnutrición (< 17 puntos) La MNA ha sido usada en varios estudios con adultos mayores en vida libre, con diagnósticos clínicos específicos y en aquellos que se encuentran en asilos o casas de cui-
dados, para detectar, identificar y resolver sus problemas nutricionales. Una de las principales ventajas de la MNA es que no requiere de ninguna prueba bioquímica como la albúmina o la transferían para poder obtener el diagnóstico nutricional y comparado contra otras herramientas de valoración nutricional, se ha observado que la MNA identifica adecuadamente a adultos mayores en riesgo de desnutrición asociada a complicaciones.
260 Endonutrición. Apoyo nutricio
La Evaluación Mínima del Estado de Nutrición-Formato Corto (MNA-SF por sus siglas en inglés; Mini nutritional assessment short format) es una herramienta metodológica que se diseñó como el primer paso de la evaluación nutricional en pacientes geriátricos y como un proceso de tamizaje sin la necesidad de llevar a cabo la MNA completa. Las seis variables que considera la MNA-SF son las siguientes: 1. Índice de Masa Corporal (IMC) (kg/m2). 2. ¿Pérdida de peso en los últimos tres meses? 3. ¿Enfermedad aguda o estrés en los últimos tres meses? 4. Movilidad. 5. Demencia o depresión. 6. ¿Pérdida del apetito y/o disminución en la ingestión de alimentos en los últimos 3 meses? Se ha informado que estos seis elementos de la MNA-SF son tan efectivos como la versión completa de la MNA y se puede ahorrar, un esfuerzo sustancial en su aplicación, en especial en poblaciones con riesgo bajo de desnutrición (como son los pacientes ambulatorios de mayor edad). La MNA-SF fue validada en pacientes de edad avanzada, durante su evaluación nutricional preoperatoria (figura 18-4).
Parámetros antropométricos La antropometría permite describir el tamaño del cuerpo humano y abarca a un conjunto de técnicas simples, prácticas, no invasivas y de bajo costo; que requieren de
MNA-SF
< 11 puntos Posible desnutrición
> 12 puntos Nutrición normal
MNA completa
> 24 puntos Nutrición normal
< 24 puntos Evaluación adicional e intervención
Figura 18-4. Evaluación Mínima del Estado de Nutrición (sistema de puntaje)
poco tiempo, de instrumentos sencillos y de personal con cierto entrenamiento. Varios reportes internacionales brindan información relacionada con las características antropométricas de diferentes grupos de adultos mayores, en particular de países desarrollados. En Latinoamérica existe poca información publicada acerca del estado antropométrico de grupos de adultosy en México ya se cuenta con información acerca de parámetros antropométricos en adultos mayores de áreas urbanas, a partir de 60 años de edad, clasificados por sexo y por percentiles, los cuales pueden ser de utilidad clínica. Aunque todavía se requiere de estudios adicionales que cubran otras comunidades en México con un diferente estrato socioeconómico y distinta composición étnica que nos permita obtener una mejor caracterización antropométrica de los adultos mayores.
Cambios en la composición corporal durante el envejecimiento Durante el envejecimiento se acentúan los cambios en los diferentes componentes de la composición corporal. La masa grasa aumenta y la masa magra (densidad mineral ósea, músculo esquelético y agua corporal total) disminuye, en especial en las mujeres después de la menopausia. Se ha demostrado que el agua corporal total (ACT) disminuye y se redistribuye y se ha indicado que la disminución del ACT se debe a la pérdida del agua intracelular como consecuencia de la disminución de la masa celular, aunque también se ha señalado que se debe a la pérdida del agua extracelular. De igual forma, la proteína corporal total, el potasio y calcio disminuyen con el envejecimiento. Heymsfield et al., evaluaron la composición corporal en mujeres de 19 a 34 años y mayores de 65 años con un modelo de cuatro compartimientos (4C) (basado en mediciones de agua corporal total por tritio, masa mineral ósea por absorciometría dual de rayos X [DXA] y la proteína y grasa por densitometría). Ambos grupos fueron equivalentes en peso e índice de masa corporal. Sin embargo, las mujeres ≥ 65 años presentaron más grasa (32.7 ± 6.0% vs. 23.4 ± 5.2%) y menos MCLG (11%) que las jóvenes. A nivel molecular las mujeres ≥ 65 presentaron una menor cantidad de agua (-12%), masa ósea (-20%) y proteínas (-5%), comparado con las jóvenes. La densidad calculada de la MCLG en las mujeres mayores fue menor a la de las jóvenes (1.099 vs. 1.101 g/cm3) y a la estimada por Siri de 1.100 g/cm3. Goran et al. (1998) examinaron la exactitud, precisión y sesgo de los valores de grasa corporal determinada por hidrodensitometria, DXA y ACT contra los valores obtenidos con el modelo de 4C. Se encontró que los tres métodos a nivel individual fueron inexactos, con excepción de la hidrodensitometria la cual fue exacta a nivel grupal (varones y mujeres) y a nivel individual sólo para el grupo de los varones. El método de ACT mostró ser exacto sólo a nivel individual para el grupo de las mujeres. También se encontró que las suposiciones del modelo de 2C son sólo adecuadas para los varones saludables, pero no para
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Evaluación Mínima del estado de Nutrición-Formato Corto
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Endonutrición geriátrica 261 las mujeres. Con respecto al método de ACT, se encontró que la inexactitud podría ser explicada por los cambios en la hidratación de la MCLG relacionados con la edad. Existen diferentes metodologías que se pueden aplicar en adultos mayores para la determinación de la composición corporal; no obstante, algunas están basadas en supuestos que pareciera no son aplicables a este grupo de edad. Los modelos múlticompartimentales son una alternativa válida para la determinación de la composición corporal en los adultos mayores, debido a que permiten cuantificar más componentes de interés biológico, minimizando el error potencial debido a la edad, el cual no es considerado por los modelos basados en dos compartimientos. En los últimos años el interés por estudiar la composición corporal en la tercera edad ha aumentado, debido a las implicaciones que este aspecto de la nutrición tiene en la salud del adulto mayor. Asimismo existe un gran interés en la determinación del porcentaje de la grasa corporal, por las consecuencias adversas que estos compartimientos produce en la salud y ahora este indicador se usa como un marcador de riesgo para el desarrollo y la aparición de padecimientos metabólicos y cardiovasculares. En México se llevó a cabo un estudio para comparar dos métodos de composición corporal, basados en fórmulas de predicción: sumatoria de cuatro pliegues cutáneos (y la aplicación de la fórmula de Durnin y Womersley [1974]) y el análisis de impedancia bioeléctrica en un grupo de mujeres mayores de 60 años. No se encontraron diferencias significativas en los valores de grasa corporal obtenidos con las dos técnicas estudiadas (36.2 vs. 36.7%). Sin embargo, en las mujeres que presentaron elevados porcentajes de grasa corporal (> 40%) sí se observaron diferencias estadísticamente significativas entre los dos métodos (p < 0.0001). Por lo que es recomendable tener cuidado en la utilización de estas técnicas. Asimismo se han comparado estimaciones de porcentaje de grasa corporal obtenidos por DXA como método de referencia y por análisis de impedancia bioeléctrica en pacientes de sesenta años y se ha obtenido una buena concordancia. Evidentemente aún hace falta realizar más estudios de composición corporal en la población geriátrica para conocer cuál método es el más apropiado desde el punto de vista clínico.
SALUD BUCAL Y NUTRICIÓN EN EL ADULTO MAYOR Las enfermedades bucales pueden afectar el estado de nutrición de la población geriátrica. Las dos más frecuentes son la caries dental y la enfermedad periodontal. Las cuales constituyen las dos principales causas de pérdida de dientes; ambos son procesos crónicos y se asocian a la microflora presente en la placa bacteriana; la caries suele iniciarse en etapas tempranas de la vida aunque es frecuente que continúe a largo de la etapa adulta y en el adulto mayor puede presentarse una elevada incidencia
de este padecimiento, afectando tanto las superficies masticatorias como los cuellos de los dientes, donde las lesiones son difíciles de tratar. La enfermedad periodontal suele iniciarse más tardíamente que la caries dental, cuando los microorganismos de la placa rebasan la capacidad de defensa del sistema inmune y se produce deterioro en la estructura de soporte del diente, el cual conduce a la pérdida de hueso, que tiene como consecuencia la movilidad dentaria y por último la pérdida del diente. Ambas patologías pueden llevar al edentulismo (pérdida de todos los dientes). La pérdida de dientes se incrementa en forma dramática con la edad. La prevalencia de edentulismo varía considerablemente de un país a otro. En Canadá, por ejemplo, en sujetos mayores de 18 años, 17% presenta edentulismo, en los EUA el edentulismo afecta al 33.1% de la población mayor de 65 años. En México no existen datos nacionales sobre la prevalencia de edentulismo, aunque un estudio realizado en pacientes mayores de 60 años que acuden a consulta odontológica fue de 7.5%. Es posible que este dato esté subestimando el edentulismo por tratarse de población que busca atención dental, lo cual concuerda con el resultado obtenido a través de una encuesta domiciliaria en adultos mayores donde más de la mitad resultó estar edéntula.
Pérdida de dientes y función masticatoria Los dientes tienen tres funciones primordiales, la masticación, la fonación y la estética; la primera permite que se consuma una amplia variedad de alimentos con diferentes texturas y valor nutricio. La pérdida de dientes produce deterioro en la capacidad masticatoria, lo cual se relaciona a cambios en la selección de alimentos que se consumen, como un mecanismo de adaptación a las dificultades masticatorias, por lo que los adultos mayores, en particular, tienden a cambiar su dieta al perder los dientes. El adulto mayor prefiere el consumo de alimentos suaves, en general éstos son alimentos procesados, y la ingestión de productos más rígidos como verduras, frutas y carnes tiende a disminuir debido a que los adultos mayores los consideran duros, difíciles y hasta imposibles de masticar. Un estudio realizado en adultos mayores saludables, en EUA, exploró la asociación entre el número de dientes perdidos y la capacidad para masticar ciertos alimentos, se consideraron alimentos con distinta dureza como zanahorias, manzanas y peras crudas, carne en bistec, cacahuates, pan francés, salami, apio, pollo frito, bolillos, calamares fritos, col, entre otros. Se comparó la frecuencia de consumo de estos productos con el estado de la dentición y se concluyó que existen cambios en el patrón de consumo de alimentos en relación al estado de la dentadura. Asimismo, en un estudio sobre trastornos gastrointestinales y masticación se observó que los sujetos con mejores condiciones dentales consumen 13% más verduras y frutas que los sujetos con deficiente capacidad masticatoria. En una encuesta donde se consideró el consumo de fármacos para problemas gastrointestinales (productos laxantes y contra el reflujo gástrico) se detectó que lo individuos edéntulos
262 Endonutrición. Apoyo nutricio
Uso de prótesis El uso de dentaduras mejora la masticación pero no permite recobrar del todo la capacidad masticatoria, de hecho se menciona que las dentaduras sólo proporcionan 6% de la capacidad masticatoria que tiene un individuo dentado. Por otro parte, el uso de nueva tecnología protésica donde se incluye la colocación de implantes óseos (sobredentaduras) dentro del maxilar brinda mayor estabilidad y mejora la capacidad masticatoria en mayor grado que con las dentaduras tradicionales. No obstante, se requieren de más estudios longitudinales para conocer la repercusión de nuevos tipos de dentaduras en la selección de alimentos y en el estado de nutrición del paciente. Se puede concluir, con base en los trabajos de investigación realizados en diferentes países, que existe una relación entre el estado de la dentición y el estado nutricio del paciente geriátrico, no obstante, no se cuenta con estrategias suficientes con las que se asocie el trabajo odontológico con los aspectos de nutrición del paciente, por lo que es conveniente hacer un esfuerzo para mejorar el apoyo entre los diferentes profesionales que tratan al paciente geriátrico. El impacto de la pérdida dentaria en la nutrición del adulto mayor tal vez sea más importante de lo que en un inicio se había considerado.
APOYO NUTRICIO El estado de nutrición en los pacientes geriátricos, con frecuencia se encuentra comprometido, por lo que los suplementos nutrimentales y la alimentación por vía enteral, ofrecen la posibilidad de mejorar la ingestión de nutrimentos y por ende la situación nutricional del adulto mayor. El cuidado nutrimental debe planearse de forma adecuada para lograr una integración que considere los diversos aspectos relacionados con la nutrición del paciente. El tratamiento nutrimental por vía alimentación asistida y uso de suplementos dietarios, a menudo se dificultan, consumen tiempo y son demandantes para el paciente de edad avanzada (debido a la multimorbilidad y a respuesta lenta); sin embargo, este tipo de alimentación es capaz de apoyar la rehabilitación física y psicológica de muchos pacientes de edad avanzada, de tal forma que el tratamiento nutrimental por vía alimentación asistida, debe ser considerada como la primera opción, antes de iniciar alimentación enteral (AE). Es preocupante y difícil decidir alimentar por sonda a un paciente geriátrico, ya que en muchos casos los aspectos éticos y legales deben ser considerados y en todo caso las siguientes preguntas deben ser contestadas antes de tomar una decisión: • ¿El paciente sufre de una condición que probablemente se beneficie de la AE? • ¿El apoyo nutricio por AE mejorará y acelerará la recuperación?
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mostraban un mayor consumo de esos productos. En otro trabajo realizado en el norte de Europa se mostró que 51% de las personas dentadas consumían carne y este porcentaje fue de 26% en edéntulos, así, 46% de los sujetos dentados ingieren frutas y sólo 21% de los edéntulos. La pérdida de dientes afecta la selección de alimentos, por lo que una pregunta pertinente sería, ¿cómo afecta la pérdida de eficiencia masticatoria al estado de nutrición? El estudio SENECA realizado en 10 países de Europa y en la ciudad de Connecticut (EUA), provee información útil para dar respuesta a esta pregunta. En este estudio multinacional se evaluó el riesgo de malnutrición en población geriátrica y se observó que los pacientes edéntulos que no usaban dentaduras postizas, presentaban una reducción en el consumo de vitamina B6 y con una tendencia similar para vitamina B1, vitamina C, calcio, hierro y fibra dietética. La Encuesta Nacional de Dieta y Nutrición en Gran Bretaña, incluyó el examen bucal, una encuesta de frecuencia de consumo de cuatro días, muestras de orina y de sangre para determinar los niveles de ciertos nutrimentos. En las personas dentadas se observó que incluían un mayor número de alimentos en su dieta comparados con los edéntulos, éstos últimos presentaron menores consumos de vitamina C, vitamina E, calcio, proteína, fibra, hierro, tiamina, riboflavina, niacina y ácido pantotenico. En un estudio realizado en México en personas mayores de 60 años de una zona urbana del D.F. y otro grupo de una zona rural del Estado de México, se observó que los adultos mayores con menos de 21 dientes consumían menos fibra dietética, así mismo, los sujetos en zonas urbanas tenían un menor consumo de fibra que los de zona rural. Los resultados de los diversos estudios muestran relaciones entre el estado nutricio y la dentición, en general, se han detectado niveles más bajos de vitamina C, vitamina A, calcio, fibra dietética, proteína y folatos. Estas deficiencias coinciden con alteraciones en el patrón de consumo relacionado con la reducción en la capacidad para masticar, lo cual es el resultado del tipo de alimentos que son excluidos de la dieta al presentarse la pérdida dentaria. Por otra parte, existen otros cambios importantes en la nutrición de pacientes con dificultades masticatorias, que son el aumento de energía (calorías) obtenida a partir de grasas y el incremento en el colesterol. En un estudio longitudinal en 3 075 estadounidenses entre 70 y 79 años de edad, a un año de seguimiento, se detectó un mayor consumo de energía proveniente de grasas saturas en el grupo de individuos edéntulos comparados con los que tenían dientes, en este estudio los individuos edéntulos ganaron más peso que los sujetos dentados durante un año de observación. Un trabajo realizado con adultos mayores del sur de la ciudad de México donde se estudió el Índice de Masa Corporal (IMC) y el estado de la dentición mostró que aquellos individuos edéntulos tenían IMC bajos, mientras que los individuos con deterioro pero aún con algunos dientes presentes tenían IMC más elevados que los que presentaban un mayor número de pares de dientes funcionales. Es posible que la pérdida de dientes produzca un impacto distinto en la dieta según el grado de deterioro de la dentición.
Endonutrición geriátrica 263 • ¿El paciente sufre de una enfermedad incurable, pero pese a esto su calidad de vida y su bienestar pueden mantenerse o mejorar por la AE? • ¿La AE anticipa un beneficio para disminuir riesgos potenciales? • ¿El paciente, o en el caso de que éste sea incompetente para responder; su apoderado legal o su familiar más cercano, están de acuerdo con la AE? • ¿Existen suficientes recursos disponibles para manejar la AE, apropiadamente? • A largo plazo, la AE implica conocer las diferentes situaciones de la vida de los pacientes (p. ej., si se encuentran en casa al cuidado de familiares o en instituciones), entonces, ¿la AE ofrecerá un cambio benéfico? Recordar que la sedación del paciente para la aceptación del tratamiento nutrimental, sobretodo con AE, no esta justificada. Las guías de geriatría de ESPEN (European Society of Parenteral and Enteral Nutrition) se han basado sobre estudios en adultos mayores, en quienes el promedio de edad de los participantes es de 65 años o más. ¿Cuál es el objetivo de la AE en geriatría? • Proveer la suficiente cantidad de energía, proteína y micronutrimentos. • Mantener o mejorar el estado de nutrición. • Mantener o mejorar la función, la actividad y la capacidad para la rehabilitación. • Mantener o mejorar la calidad de vida. • Reducir la morbilidad y la mortalidad. ¿En qué grupo de pacientes geriátricos está recomendada la AE? Pacientes desnutridos o en riesgo de desnutrición. Adultos mayores con fragilidad. Pacientes con disfagia neurológica. Después de una fractura de cadera y cirugía ortopédica (para reducir complicaciones). • En la fase preoperatoria de cirugía mayor. • En pacientes geriátricos con depresión/demencia (aunque se deberá evaluar cada caso de forma individual). • En enfermos con cáncer (el apoyo nutrimental preventivo será más importante).
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• En pacientes con úlceras de presión (para disminuir el riesgo de su desarrollo y para mejorar su cicatrización). Aspectos prácticos especiales de la AE en los pacientes geriátricos: • ¿Cómo se debe administrar la AE, por sonda de gastrostomía percutánea o por sonda nasogástrica? Todo va a depender del tiempo planeado para ofrecer el apoyo nutricio. Cuando éste sea de más de cuatro semanas, la colocación de la sonda por gastrostomía percutánea será recomendada. • ¿Cuándo debe ser iniciada la AE, una vez colocada la sonda por gastrostomía percutánea? Tres horas después, es la recomendación. • ¿La AE en los pacientes geriátricos se asocia con complicaciones específicas? En general, estas complicaciones (p. ej., mecánicas, infecciosas, gastrointestinales y metabólicas) son similares a aquellas que se presentan en otros grupos de edad. • ¿Es la fibra dietaria benéfica para alimentar por vía enteral al paciente geriátrico? Puede contribuir a normalizar la función intestinal.
ENVEJECIMIENTO FUNCIONAL Y NUTRICIÓN El proceso del envejecimiento, de forma exitosa, implica que el individuo esté activo, mantenga su capacidad funcional (física, psicológica, neurológica, afectiva y social), conserve un buen estado de nutrición, tenga un proyecto de vida con motivaciones y use instrumentos correctivos para compensar cualquier incapacidad o invalidez. El envejecimiento saludable también llamado funcional o activo es un concepto enfocado a la preservación de la capacidad funcional y el buen estado de nutrición es un importante predictor dentro de este proceso. Sin embargo, existen muchas causas que provocan problemas nutricionales en los adultos mayores y desde la perspectiva de la prevención de la incapacidad se requieren estrategias de intervención nutrimental satisfactorias.
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Capítulo 19
Nutrigenómica: la nueva frontera de la nutrición Óscar C. Thompson Chagoyán, Ángel Gil Hernández, y Jorge Alberto Ledesma Feret
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INTRODUCCIÓN Desde tiempos históricos, las personas han reconocido la necesidad de una buena nutrición para mantener un estado de salud adecuado, por ello, varias civilizaciones han incorporado este concepto en la preservación de la salud y el tratamiento de múltiples enfermedades. Con la aparición de las ciencias de la nutrición, se entiende que los nutrimentos y otras sustancias contenidas en los alimentos son útiles no sólo para asegurar las necesidades energéticas, así como un crecimiento y desarrollo adecuado sino también para mantener la homeostasis metabólica y promover la salud del individuo. Ligado a esto, la relación existente entre los sustratos, cofactores, metabolitos, enzimas y la influencia que ellos ejercen sobre las vías metabólicas del ser humano han sido parcial o completamente caracterizadas y al reconocer que las deficiencias de algunos nutrimentos son las causantes de una gran cantidad de estados patológicos, se ha visto la necesidad de realizar dos acciones importantes; la primera fue suplementar nutrimentos con la finalidad de curar los procesos patológicos ocasionados por su carencia y la segunda, la creación de guías dietéticas nutrimentales formuladas utilizando evidencia científica de poblaciones con la finalidad de promover la salud y prevención de la enfermedad del individuo; estas guías incluyen las conocidas ingestas dietéticas permitidas o recomendadas (Recommended Dietary Allowances [RDAs]) y la primera de ellas fue elaborada en 1943.
Desafortunadamente, los seres humanos presentan diferencias interindividuales muy importantes en la forma de responder a los componentes de la dieta, las cuales están relacionadas con el genotipo, el metabolismo y la epigenética (cambios en el patrón de mutilación de las bases del DNA sin alteración de su secuencia de nucleótidos, así como del patrón de mutilación de histonas, proteínas que neutralizan las cargas negativas del DNA, que lo protegen y envuelven. Por todo ello, desde el descubrimiento de la estructura del DNA por Watson y Crick hasta la primera secuenciación del genoma humano por el Nacional Human Genome Research Institute, su posterior revisión por Celera Genomics, en donde se demostró que contenía entre 20 000 y 24 000 genes en vez de los 80 000 a 100 000 propuestos inicialmente y los avances tecnológicos derivados que han ocurrido en este campo de la ciencia ,han hecho surgir la necesidad de, primero entender cómo funcionan en realidad las células del organismo, así como identificar las variaciones que a nivel molecular condicionan la gran diversidad de respuestas para una vez identificadas, transformar las recomendaciones nutrimentales de base poblacional en personalizadas. Para intentar resolver estos huecos en el conocimiento, ha hecho su aparición la nutrigenómica que representa la unión entre la nutrición molecular y la genómica. Esta nueva ciencia utiliza diversas herramientas, según el nivel en que se estudie la interacción, debido a que este tipo de investigación puede realizarse desde la forma más simple, detectando algunos genotipos susceptibles
267
268 Endonutrición. Apoyo nutricio
NUTRIGENÓMICA O GENÓMICA NUTRICIONAL Se puede definir como la ciencia que explica los mecanismos moleculares mediante los cuales los alimentos, tanto nutrimentos como otros compuestos químicos, afectan la salud de los individuos a través de la alteración de la expresión de genes o de su estructura. Aunque algunos autores consideran que la genómica nutricional, la nutrigenética y la nutrigenómica son sólo diferentes nombres que ha recibido el mismo campo de investigación que se encarga de las relaciones entre la nutrición y el genoma, otros insisten en la necesidad de diferenciar dos términos en la genómica nutricional: la nutrigenética, que estudia las diferentes respuestas de los individuos a la dieta en función de los polimorfismos de un solo nucléotido (Single Nucleotide Polimorphism [SNP]) en el genoma e incluye la identificación y caracterización de las variantes genéticas relacionadas con las diferentes respuestas a los componentes de la dieta, incluidas también las variantes en el número de copias de los genes, y la nutrigenómica que representa la unión entre la nutrición molecular y la genómica e incluye el estudio de los mecanismos moleculares y celulares que explican la diferente respuesta de los individuos a la dieta como consecuencia de variaciones en su genoma. Es decir, la nutrigenómica estudia los cambios en la expresión génica mediada por los nutrimentos u otros componentes de los alimentos. La regulación de la expresión génica por nutrimentos y otros componentes alimenticios requiere en primer lugar que determinadas enzimas, transportadores, receptores o factores de transcripción reconozcan el compuesto específico, lo que da lugar a una sucesión de mecanismos celulares que al final modifican los procesos de transcripción o traducción de genes. En los últimos años, está empezando a emerger una nueva ciencia denominada nutriepigenética que trata de establecer cómo los nutrimentos pueden condicionar cambios epigenéticos, es decir en el grado de metilación de los genes, y cómo esto afecta a la expresión de muchos de ellos, y por consiguiente al fenotipo del individuo. Hace poco tiempo, se pensaba que los genes de las células eucarióticas no eran influenciados por los nutrimentos, sino únicamente por la acción de hormonas, citocinas y factores de crecimiento. Sin embargo, en años recientes, han aparecido cada vez más evidencias de que algunos componentes de los alimentos pueden inhibir o favorecer la expresión de una gran cantidad de genes, con
lo cual se abre la posibilidad de modificar ésta expresión génica mediante la manipulación de la dieta del individuo. En este sentido se ha encontrado que el genoma humano presenta una sensibilidad bidireccional; es decir, por un lado los nutrimentos regulan a los genes y por el otro los genes controlan los efectos que inducen los componentes de la dieta en el huésped, razón por la cual es necesario entender los mecanismos que regulan ambas respuestas para poder manipular en forma efectiva la alimentación del individuo y obtener realmente el beneficio deseado. Existe un gran acervo de investigación encaminada a dilucidar los mecanismos íntimos de la respuesta gennutrimento-fenotipo, en gran parte por el interés de las industrias farmacéutica y de alimentos. En primer lugar, por identificar una serie de marcadores específicos y, en un futuro no lejano, elaborar dietas individualizadas construidas de acuerdo con el estado nutricional, las necesidades nutricias particulares y el genotipo del individuo en cuestión, y además evaluar nuevos ingredientes bioactivos en los alimentos y validar su efectividad como componentes funcionales o nutracéuticos, tomando como base que la alimentación tiene una gran influencia en la salud del individuo mediante la prevención y también es un complemento muy importante del tratamiento farmacológico en muchas enfermedades.
INTERACCIONES DIETA- GENOMA- ESTADO DE SALUD Una gran cantidad de enfermedades crónicas son causadas por múltiples factores genéticos y ambientales. Las enfermedades poligénicas son ocasionadas por la combinación de variantes genéticas de múltiples genes susceptibles y diferentes combinaciones de estas variantes pueden llevar a un fenotipo similar de enfermedad; por tanto su investigación ha requerido de estudios en grandes poblaciones de pacientes y sus respectivos controles. A partir del conocimiento de que existen pequeñas variaciones genéticas localizadas en un solo nucleótido, como promedio en una de cada 300 pares de bases, que hacen diferente el genoma de cada individuo, los SNP (por sus siglas en inglés, Single Nucleotide Polimorphism) y de que éstos alteran las interacciones entre los componentes de la dieta y las respuestas metabólicas, haciendo más o menos susceptible al individuo a padecer ciertas enfermedades. Los investigadores se han dado a la tarea de buscar cuáles de estos polimorfismos son los que están implicados en los cambios en la expresión génica del individuo con la meta de evitar que se presente la enfermedad o una vez que ya se ha presentado curarla, o al menos disminuir su sintomatología. Asimismo, las variantes en el número de copias (CNV por el siglo) de algunos genes para un individuo concreto condicionan la expresión genética de un individuo haciéndole más o menos susceptible a la enfermedad.
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de padecer enfermedades, pasando por la identificación de marcadores hasta la caracterización del transcriptoma (conjunto de mRNA que se expresan en un tejido u órgano particular), del proteoma (conjunto de proteínas que se expresan en un tejido u órgano determinado) y del metaboloma (conjunto de metabolitos de un tejido u órganos determinado) individuales.
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Nutrigenómica: la nueva frontera. . . 269 La mayoría de las variaciones genéticas, como los SNP, inserciones o repeticiones, han sido encontradas mediante la codificación de la secuencia de los genes de las enzimas o transportadores asociados a la enfermedad de interés. Los micromatrices (del inglés microarrays) disponibles para su estudio contienen en la actualidad hasta 3 millones de SNP y pueden ser utilizados para identificar nuevos loci candidatos de una enfermedad. Con este tipo de investigación se buscan polimorfismos genéticos que se asocian a una determinada enfermedad, así como variantes génicas que determinan una mayor o menor metabolización de los nutrimentos, resultando en la llamada interacción gen-nutrimento. No obstante, cada comida contiene miles de sustancias biológicamente activas, por lo cual el cuerpo humano tiene que manejar una gran cantidad de nutrimentos y otros compuestos, en diferentes concentraciones, contenidos en los alimentos y como cada uno de ellos puede tener numerosos blancos metabólicos con afinidad y especificidad variable en cada caso; ya que durante la vida del individuo, debido a los diversos periodos de crecimiento y desarrollo que ocurren, no todos los genes están activados todo el tiempo, por lo que existen grupos de ellos que permanecen activados y otros desactivados debido a que existen periodos críticos en los cuales el consumo de ciertos alimentos puede inducir efectos benéficos en la salud de la persona que los consume. Todo lo mencionado hace que los estudios encaminados a dilucidar los efectos específicos de los nutrimentos sobre la expresión génica sean caros y muy difíciles de realizar e interpretar. A pesar de las dificultades para comprender estas interacciones, los científicos han recurrido a dos estrategias principales, una de ellas es el estudio de organismos más simples con la extrapolación de los resultados obtenidos en otras especies al ser humano; por ejemplo los estudios en levaduras, nemátodos como el Caenorhabditis elegans; primer organismo multicelular donde se pudo secuenciar completamente su genoma, que además posee una genética sofisticada y es fácil de estudiar y, de la mosca de la fruta, la Drosophila melanogaster que es un organismo que posee tejidos muy parecidos adiposo humano y con un sistema bien diferenciado para transporte de lípidos; características que lo convierten en el modelo más cercano para el estudio de la obesidad y otras enfermedades asociadas. La segunda estrategia empleada es la de considerar a los nutrimentos, sus metabolitos y a otros compuestos contenidos en los alimentos, como moléculas de señalización que pueden ser reconocidas por las células; las cuales, mediante mecanismos metabólicos apropiados y sólo durante ciertos periodos en las que son sensibles, pueden inducir cambios en los genes, proteínas y en la expresión metabólica del individuo; de esta forma, pequeños cambios en la molécula de algunos nutrimentos, aún pertenecientes al mismo grupo, pueden activar diferentes vías metabólicas reprimiendo o activando la expresión génica, un ejemplo de esto es que después de la ingestión de una dieta escasa en ácidos grasos monoinsaturados, los individuos obesos portadoras del alelo Ala 12, presentan valores de HOMA (modelo de valoración de la homeostasis) más elevados
que de quienes carecen del mencionado alelo. Por ello, los retos para los investigadores en este campo consisten en identificar las vías metabólicas que pueden ser influenciadas por nutrimentos específicos, determinar los efectos de su regulación, y con la información obtenida, explicar la forma en la que los nutrimentos actúan, así como deducir cómo influye la dieta en el proceso salud-enfermedad del ser humano, y la manera en que el genotipo del individuo modifica estas respuestas. Es conocido que, la forma más importante de cómo los nutrimentos influyen sobre la expresión génica es mediante los factores de transcripción y entre los más importantes se encuentra la superfamilia de receptores nucleares de factores de transferencia que cuenta con 48 miembros en el genoma humano y numerosos receptores de esta superfamilia se unen a los nutrimentos y/o a sus metabolitos. Durante esta unión, los receptores nucleares cambian su configuración lo que resulta en la disociación coordinada de los corepresores y el reclutamiento de proteínas activadoras que estimulan la transcripción. En órganos metabólicamente activos como el hígado, intestino y tejido adiposo, estos factores actúan como sensores de los nutrimentos cambiando el nivel de transcripción del DNA en genes específicos como respuesta a cambios en las concentraciones de los nutrimentos; además, estos receptores nucleares también desempeñan un papel importante en la regulación de numerosos procesos incluyendo el metabolismo de nutrimentos, el desarrollo del embrión y la diferenciación celular. Por ello, es sorprendente que los nutrimentos, mediante la activación de estos receptores sean capaces de influenciar una gran cantidad de funciones celulares. Un ejemplo del grupo nuclear de receptores que tiene influencia en numerosos procesos metabólicos en el hígado es el PPAR (por sus siglas en inglés; peroxisome proliferator-activated receptor), donde la isoforma PPARα está involucrada en la oxidación de los ácidos grasos, cetogénesis, metabolismo del glicerol, gluconeogénesis, metabolismo de los aminoácidos, proliferación celular y respuesta inflamatoria de fase aguda. Este receptor es muy importante sobre todo en los periodos de ayuno donde los ácidos grasos son liberados del tejido adiposo y viajan al hígado, lugar en donde se lleva a cabo su oxidación, y cuando existe alguna falla en estos receptores se produce hipercetonemia, hipotermia, elevación de los ácidos grasos libres en el plasma e hipoglucemia. Otra función importante de estos receptores es en la obesidad visceral, la cual se asocia a incremento de los niveles de ácidos grasos libres y como esas moléculas son reconocidas e interpretadas en el hígado como una señal de hambre y la consecuente necesidad de glucosa por el huésped, desencadenan la gluconeogénesis dependiente de los receptores PPAR-α, sobre todo en condiciones en las que existe resistencia hepática a la insulina. Otro grupo de factores de transcripción que interactúan directamente con el DNA, mediante la unión a elementos de respuesta específicos, son las proteínas corepresoras y coactivadoras, las cuales son muy importantes debido a que una parte sustancial del control génico está dirigida a la expresión de coactivadores. Algunos de estos coactivadores tienen gran importancia en la nutrición
humana, como el PGC-1α (coactivador del PPAR-α) que ha sido asociado con la homeostasis de la energía, diabetes y regulación de la vida útil del individuo. De igual manera los polimorfismos, que en los genes codifican a los coactivadores PGC-1α y PGC-1β, se han asociado con el desarrollo de diabetes tipo 2. Por otro lado, se ha encontrado, en ratones, que cuando se proporciona una dieta alta en grasas se induce hipertrigliceridemia, aterogénesis y estimulación del PGC1α hepático, efectos que se han asociado al aumento de la lipogénesis y de excreción de lipoproteínas de muy baja densidad y secundarias al efecto del PGC-1β sobre los genes de transcripción, siendo este un ejemplo claro de los cambios adaptativos en los patrones de expresión génica en el hígado como respuesta del organismo a cambios en la composición de los macronutrimentos en la dieta.
MARCADORES DE SALUD Y ENFERMEDAD Varias de las enfermedades crónicas, como la diabetes, obesidad, enfermedades cardiovasculares y el cáncer, son mediadas por la exposición crónica a ciertos compuestos de los alimentos, lo que hace obvio que una parte importante en la prevención de éstas y otras enfermedades sea el cambio en los hábitos alimentarios del individuo. Por ello, a través de estudios epidemiológicos y de intervención se han obtenido marcadores biológicos que indican la posibilidad incrementada de padecer ciertas enfermedades. Estos biomarcadores pueden ser proteínas, metabolitos o funciones corporales que son utilizados como indicadores patofisiológicos que dependiendo del genotipo individual, pueden indicar en forma temprana la posibilidad de enfermedades crónicas. Un perfil completo de biomarcadores es más específico del estado de salud de un individuo que la influencia que pueda tener un marcador aislado; por ejemplo, niveles séricos de colesterol, concentración de triglicéridos, la presión arterial aumentada y disminución en la sensibilidad a la insulina pueden predecir enfermedades cardiovasculares, síndrome metabólico y diabetes mellitus con mayor certeza que cada uno de ellos en forma aislada. Todos estos biomarcadores pueden ser determinados a nivel genómico en el transcriptoma, el proteoma y en el metaboloma (figura 19-1). El transcriptoma es el conjunto de mRNA de un tejido o grupo celular que derivan de la transcripción de un grupo de genes concretos que se expresan de forma específica; en otras palabras es la relación dinámica entre el genoma y los productos de la transcripción o síntesis de RNA tomando el DNA como molde. La transcriptómica es el estudio del conjunto de las transcripciones de RNA producidos por el genoma en un momento específico. Esta herramienta utiliza el análisis de micromatrices (microarrays) para el estudio de copias de RNA mensajero (mRNA) de los genes de transcripción activados. Esta técnica permite la determinación de los niveles de expresión de miles
de genes al mismo tiempo; sin embargo, además de ser costosos, este tipo de estudios requieren tomar tejidos vivos, aún en pequeñas cantidades (1 a 150 mg) para el aislamiento del RNA necesario, lo cual tiene implícitos problemas éticos para su adquisición en personas sanas porque la mayoría de ellos se obtienen mediante la toma de biopsias. Otra posibilidad menos invasiva es el aislamiento del mRNA de los leucocitos, los cuales al viajar por todo el organismo se enfrentan y responden a un sinnúmero de amenazas, tanto internas como externas, que ponen en riesgo la homeostasis del huésped. Los patrones de expresión génica en los leucocitos periféricos han mostrado ser específicos para algunas enfermedades como en los tumores mamarios y en la leucemia; procesos de los cuales se han convertido en sus marcadores. No obstante, queda aún la interrogante si mediante la expresión génica de los leucocitos se puede distinguir alguna enfermedad o carencia nutrimental debido a que existe una gran variabilidad interindividual que hace muy difícil distinguir las diferencias en la expresión génica de un individuo sano del enfermo que aún no presenta manifestaciones clínicas. Otro de los problemas inherentes a los estudios realizados en los leucocitos es la heterogeneidad de las poblaciones de las células sanguíneas, en términos de respuesta metabólica y perfiles de expresión génica, debido a que las células blancas están sujetas a situaciones, tanto internas como externas, lo cual afecta sus patrones de expresión génica. Por último, otro de los factores que afecta la sensibilidad de estas técnicas son los métodos de aislamiento y la selección del tipo de células que al final se van a estudiar. No obstante, la proteómica es la técnica genómica más avanzada y en un solo microarray es posible obtener una visión de casi todos los genes realmente expresados, pues no todos los mRNA se expresan en la misma proporción: a pesar de los avances de la tecnología en el aislamiento de proteínas mediante técnicas cromatográficas de elevada eficacia y de electroforesis bidimensional, así como de caracterización de las proteínas aisladas mediante secuenciación y determinación de su masa por espectrometría, aún es difícil obtener el patrón completo proteínico de un tejido o tipo celular concreto. La proteómica es el estudio de todas la proteínas en una célula o tejido en un tiempo específico (proteoma). Mientras que el transcriptoma produce información acerca del estado teórico de las proteínas celulares, el proteoma describe el contenido actual, el cual en última instancia determina el fenotipo. Los estudios de la proteómica en el plasma son de particular interés en la investigación de la nutrigenómica debido a que a partir de una pequeña muestra de plasma se puede generar información de proteínas muy importantes como las hormonas, las citocinas y los progresos alcanzados en este campo son muy importantes y prometedores. La metabolómica es el estudio de todos los metabolitos endógenos y exógenos en una célula, órgano o un líquido corporal; esta herramienta es utilizada para generar perfiles metabólicos individuales. Aún se encuentra en las etapas iniciales de su desarrollo por lo que, en la actualidad se desconoce la cantidad de metabolitos endógenos existentes, así como cuántos de los metabolitos exógenos derivados
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270 Endonutrición. Apoyo nutricio
Nutrigenómica: la nueva frontera. . . 271 Regulación por la dieta
Proceso expresión génica
DNA
RNA
Transcripción, procesamiento y estabilidad del RNA
Transcripción, procesamiento y estabilidad del RNA
Célula
Metabolito
Salud individual
Análisis
Genómica (secuencias de genes o promotores y polimorfismos)
Transcriptómica (matrices de DNA)
Proteómica
Proteína
NUTRIENTES
Técnicas de genómica funcional
BIOMARCADORES
Metabolómica, bioensayos de metabolómica
Fisioma
Populoma Población
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Figura 19-1. Nutrigenómica y búsqueda de biomarcadores. En el centro de la figura se representan los pasos involucrados en la expresión génica. A la izquierda los estadios en los que los nutrimentos pueden modular esos procesos y a la derecha las técnicas utilizadas para obtener los biomarcadores. American Society For Nutrition. J Nutr 2003;133:3836-3836.
de los alimentos pueden ser medidos en muestras de líquidos corporales (orina y plasma, entre otros). Cabe la probabilidad que en un futuro cercano la metabolómica se convierta en una herramienta imprescindible para estudiar el metabolismo de los seres vivos en forma completa y exhaustiva. Otro problema que tiene la metabolómica es que requiere de instrumentos y programas de cómputo sofisticados debido a la enorme cantidad de datos que se obtienen y deben ser analizados, motivo por el cual este tipo de estudios sólo se pueden llevar a cabo en laboratorios que cuentan con altos recursos económicos dedicados a este tipo de investigación y hasta el momento no se encuentran al alcance de la clínica diaria.
HERRAMIENTAS QUE UTILIZA LA NUTRIGENÓMICA Las diferentes tecnologías genómicas se complementan unas a otras generando información a diferentes niveles del metabolismo humano y deben ser utilizadas en conjunto para obtener conclusiones válidas, pues en la actualidad aún se carece de una técnica que pueda resolver las interrogantes planteadas sobre las interacciones generadas entre los nutrimentos y los genes encargados de preservar la salud o hacen más susceptible al individuo a ciertas enfermedades. En el cuadro 19-1 se presentan las principales
272 Endonutrición. Apoyo nutricio
Nivel
Definición
Ejemplo
Genoma
Impresión genómica
Secuenciación de nucleótidos
Metiloma
Modificación de la metilación DNA
Análisis de microseries
Transcriptoma
Expresión del mRNA
Ensayos de hibridación
Proteoma
Conjunto(s) de proteínas celulares
Espectrometría de masa, cromatografía en gel bidimensional, modificaciones postranscripcionales
Metaboloma
Metabolitos de bajo peso Sistemas analíticos mimolecular en células/ór- crototales (mTAS), inganos frarrojo (IR), resonancia magnética nuclear (NMR)
Fisioma/ fenomenoma
Integración cuantitativa Variables celulares, órgade los procesos celulares nos y sistemas corporales y de órganos completos, con énfasis en modelos de flujo y balance de masa
Populoma
Caracterización nutricio- Lo relevante de lo antenal completa de un grupo rior más datos socioculde población, utilizando turales y de la dieta las técnicas 1 a 6
herramientas así como el nivel donde se realiza el análisis y el tipo de estudio que se lleva a cabo y en la figura 19-2 se esquematizan los niveles en donde se efectúan estas mediciones. En el pasado el estudio de las interacciones entre genes y nutrimentos se vieron reducidas a escenarios que incluían un solo gen o el producto de un gen y un nutrimento al mismo tiempo. Pero, gracias a la tecnología de microarrays se pueden estudiar cada uno de los genes que se expresan en una célula o tejido de interés, así como el efecto de diversos nutrimentos sobre varios genes a la vez, en distintos procesos metabólicos. No obstante, se ha sugerido que el procesamiento de las muestras siempre sea realizado por la misma persona para disminuir los resultados falsos positivos y obtener resultados más fiables. Aunado a todas estas herramientas que generan una gran cantidad de información que debe ser integrada y analizada, ha sido necesaria la aparición de módulos informáticos y técnicas bioinformáticas que pueden conducir, en un futuro no lejano, a la caracterización genotípicafenotípica de los diferentes sistemas de red celular en respuesta a una dieta específica. Con las herramientas mencionadas se pueden obtener análisis funcionales de las interacciones genes-nutrimentos; no obstante, éstos aún son incompletos a menos que se realice la integración de toda la información obtenida, con la finalidad de entender el funcionamiento de los procesos celulares; una técnica propuesta para ello es la cuantificación de los flujos metabólicos mediante marcadores con base en la metabolómica que se basa en proporcionar a la célula de sustratos específicos
marcados con C13 para la caracterización del metabolismo. Las fuentes de carbono son convertidas en moléculas sencillas que intervienen como unidades o bloques en la biosíntesis de otras moléculas más complejas a través de una gran cantidad de reacciones metabólicas. A este gran conjunto de reacciones metabólicas se les conoce como red de metabolismo intracelular, y como resultado de esta completa reconstrucción se pueden caracterizar las redes metabólicas que rigen los procesos de interacción tal y como ocurren normalmente; esta técnica ha sido utilizada con éxito en algunas bacterias y levaduras, y las redes reconstruidas pueden ser empleadas para estudios detallados de las funciones metabólicas; y el efecto de la deleción de algunos genes.
DEBILIDADES DE LA NUTRIGENÓMICA A pesar de los avances logrados por la nutrigenómica en la comprensión de las interacciones gen-nutrimento y los mecanismos que los rigen, es necesario recordar que sólo es el inicio de esta ciencia, por tanto se debe ser cauteloso al trasladar los resultados de la investigación a la práctica cotidiana, debido a que en varias de las asociaciones
Nutrientes
4 DNA
Metabolitos
1
RNA-hn
Nutrientes
2 mRNA
3
5’
3’
Proteínas
Célula
1
Transcripción
3
Proteoma
2
Polimorfismo
4
Metaboloma
Figura 19-2. Métodos aplicados en genómica, proteómica y metabolómica para el estudio de la respuesta celular a los cambios del ambiente nutricional. DNA: Ácido desoxiribonucleico, RNA-hn: Ácido ribonucleico heterogéneo nuclear, mRNA: Ácido ribonucleico nuclear. 3’ y 5’: Extremos asimétricos 3 prima y 5 prima.
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Cuadro 19-1. Niveles del análisis, herramientas y estudios utilizados en nutrigenómica
Nutrigenómica: la nueva frontera. . . 273 fenotipo-gen-nutrimento no pueden replicarse en estudios posteriores, además de que la significación estadística de algunos estudios está en relación de la interpretación y tipo de diseño realizado, asimismo porque las variaciones genéticas pueden modificar la respuesta fenotípica en función de la dotación genética individual como consecuencia de las interacciones gen-gen y a que los mecanismos mediante los que producen estas asociaciones se desconocen o recién se ha iniciado su estudio. Otro problema que se presenta cuando se desea valorar la expresión génica mediada por los nutrimentos es que la edad, sexo y estado nutricio son también factores importantes que pueden influenciar la expresión génica tanto en humanos como en animales y parece ser que tienen influencia en varios parámetros fisiológicos y fisiopatológicos, lo cual dificulta aún más asegurar que el efecto sobre la expresión génica es debida a los nutrimentos. De la misma manera, es importante considerar por ahora que existen muchos factores difíciles de controlar, como es la composición de los alimentos, tal y como ha sido demostrado en la soya, que varían en la calidad y cantidad de los nutrimentos contenidos en ellos, lo cual se encuentra en relación estrecha con variables ambientales;
por ejemplo: humedad, temperatura, altitud, cantidad de exposición al sol de una planta y tiempo en que se realiza la cosecha, lo cual hace que sea insuficiente conocer la cantidad de raciones que ingiere al día una persona si no se conoce la composición de cada alimento que consumió durante el periodo que se desea estudiar.
NECESIDADES FUTURAS Existen una gran cantidad de puntos que deben mejorarse para lograr a través de la nutrigenómica, proporcionar una dieta hecha a la medida a cada ser humano, pero se pueden resumir en los siguientes puntos: 1. Mejorar las definiciones existentes para que se adapten a la nueva forma de estudiar la nutrición, tal y como ha sugerido Young, quien definió un nutrimento en la era posgenómica como ‘‘un constituyente completamente caracterizado (física, química y fisiológicamente) de la dieta, natural o diseñado, que sirve como una fuente de energía importante, sustrato o precursor para la Se utilizó un óvulo de vaca enucleado (sin núcleo)
Se inyecta en transgen en el núcleo de un cigoto
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Se implanta el embrión
Ambos se fusionan por medio de una descarga eléctrica Óvulo activado con núcleo transgénico
Gen humano de hormona de crecimiento
Se inserta el gen humano en una célula fetal bovina de raza Jersey
Se extrae el núcleo Se inserta en una vaca nodriza
El embrión transgénero se cultiva in vitro
Sólo algunas cabras llevarán el transgen Nace una ternera transgénica
Se extrae la leche con la proteína deseada Leche con hormona de crecimiento
Cuando comienza a lactar su leche contiene la hormona
Figura 19-3. Esquema del procedimiento para la obtención de animales transgénicos (ovejas y vacas). En Argentina se han creado vacas transgénicas (vacas Pampa), que producen en su leche hormona de crecimiento humano. Estos animales son los primeros en el mundo en los que se ha logrado que la progenie mantenga el transgén mediante apareamiento tradicional. www.porquebiotecnología.com.ar y www.aportes.educ.ar
274 Endonutrición. Apoyo nutricio síntesis de macromoléculas o de otros componentes necesarios para la diferenciación, crecimiento, renovación, reparación, defensa y/o mantenimiento de las células normales o requerido como molécula de señalización, cofactor o determinante de la estructura/función molecular normal y/o como promotor de la integridad celular y orgánica’’. 2. Lograr suficiente poder estadístico para realizar conclusiones firmes; esto se obtendrá mejorando diseño y metodología de los estudios (tamaño muestral adecuado, homogenización, mejoría en la potencia de los estudios, entre otros). 3. Optimizar la consistencia de los resultados mediante estudios de expresión génica in vivo en animales gnotobióticos y/o transgénicos (figura 19-3) que per-
mitirán la replicación de los estudios con resultados si no idénticos, sí semejantes. 4. Incremento de la capacidad informática (software) para el manejo de cantidades cada vez mayores de datos y que permitan realizar análisis integrales del genoma, proteoma, transcriptoma, proteoma y metaboloma. 5. Estandarización de la composición de nutrimentos y otros compuestos en los alimentos, independiente de las variables ambientales a las que se vean sometidos. 6. Cooperación de grupos multidisciplinarios, tal y como se realizó con la caracterización del genoma humano, para la realización de proyectos y elaboración de bases de datos conjuntas que permitan disponer del máximo de información posible.
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Capítulo 20
Evaluación de resultados e indicadores clínicos en endonutrición José Antonio S. Ruy-Díaz Reynoso y Juan Manuel Mijares García
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INTRODUCCIÓN Con el inicio del tercer milenio seguir sólo las prácticas de la medicina basada en evidencias está en su máximo auge entre los profesionales de la salud. En general, este abordaje niega la experiencia clínica e interpretación inteligente de la fisiopatología que hace el clínico. Otro problema es que los grandes metaanalistas de la era actual sólo reconocen indicadores denominados como duros. En el campo de la endonutrición y el metabolismo, estos indicadores son la morbilidad relacionada con las infecciones y la mortalidad, el resto son considerados como subrogados. Esta posición rechaza la contribución de la investigación más fundamentalmente orientada, así como el hecho de que la mortalidad tenga causas multifactoriales, y de que la infección es una medida cruda de la función inmune. Por ello, es importante considerar que las poblaciones sometidas a intervenciones en salud con una baja mortalidad, requieren de estudios en miles de pacientes para demostrar el efecto de la intervención en la mortalidad. La nutrición en raras ocasiones es un tratamiento primario, pero en muchas poblaciones es un prerrequisito más que una modalidad terapéutica; pues una vez logrado el efecto del apoyo nutrimental, el beneficio extra, de la modulación del régimen de soporte nutrimental, puede ser modesto. El costo-beneficio no es un indicador válido, pues cuando la endonutrición se realiza adecuadamente cuesta más; la morbilidad y mortalidad resultan ser indicadores crudos del efecto de la intervención nutrimental y están influenciadas por muchos factores. De hecho es un factor de sí o no.
En la literatura, las contribuciones más importantes incluyen nuevas perspectivas de la patogénesis de las enfermedades, la disminución de los efectos adversos relacionados con la enfermedad, la mejoría de la función o ambas después del tratamiento. En la investigación sobre endonutrición, la negligencia de estos indicadores ha llevado al desarrollo y validación de la función muscular, inmune y cognitiva, entre otros. La discapacidad, calidad de vida, morbilidad y mortalidad están relacionadas de manera directa con estas variables. Por ello, es de primordial validar los indicadores funcionales y considerarlos como indicadores primarios más que subrogados. Existe consenso entre el grupo médico y nutricional para administrar la rutina de los pacientes desnutridos, en particular de aquellos en estado crítico. Los pacientes hospitalizados por desnutrición (deficiencia de macronutrimentos, micronutrimentos o ambos) tienen un incremento importante en la morbilidad infecciosa, estancias hospitalarias prolongadas y en la mortalidad. También aquellos pacientes hospitalizados por condición médica o quirúrgica, sin el antecedente de desnutrición, están sujetos a estrés metabólico, alteraciones de la función orgánica e infecciones que resultan en un estado hipercatabólico. Con cierta frecuencia este grupo de pacientes son incapaces de cubrir sus requerimientos calóricos, ya sea porque están muy enfermos o ingerir alimento por sus ellos mismos. Si bien existe evidencia clara que demuestra el aporte nutricional a estos pacientes mejora los resultados clínicos, el método óptimo para administrar el soporte nutricional, tiempo de la administración e inicio del tratamiento nutrimental; y la formulación específica de la endonutrición requieren de más investigación.
277
278 Endonutrición. Apoyo nutricio
Existen muchas maneras de brindar apoyo nutrimental a los pacientes hospitalizados, en estado crítico o ambos. La alimentación enteral puede ser administrada por vía oral, nasogástrica, nasoyeyunal, a través de gastrostomía endoscópica percutánea o yeyunostomía quirúrgica. La nutrición parenteral total (NPT) se utiliza cuando la ruta enteral es inaccesible o su uso está contraindicado. También es utilizada como suplemento de la vía enteral, en particular cuando a través de esta vía no es posible alcanzar los requerimientos nutrimentales. Los requerimientos calóricos totales de los pacientes pueden ser estimados o calculados en forma directa. La calorimetría indirecta, si bien es muy precisa, no resulta del todo práctica en el ámbito clínico, pues debido a su alto costo consume tiempo y requiere de una cierta pericia técnica para su correcta interpretación. Resulta poco claro que el empatar el ingreso calórico con exactitud al gasto energético mejore los resultados del paciente. Por ello, como una aproximación pragmática al cálculo de los requerimientos se ha utilizado la estimación de los requerimientos nutricionales a razón de 25 kcal/kg/día para la mayoría de los pacientes. El requerimiento calórico total diario deberá administrarse en un volumen de líquidos consistente con las necesidades del paciente (por lo regular, 1 mL/kcal). Cerca de 15 a 20% de los requerimientos diarios de calorías deberán administrarse en forma de proteínas. La cantidad de proteína diaria aceptada es de 1.2 a 1.5 g/kg/día, excepto en pacientes con quemaduras graves (> 40% de la superficie corporal quemada [quemaduras de segundo grado profundas y tercer grado]) y con pérdidas importantes donde se deberán administrar 2 g/kg/día de proteínas. El aporte de glucosa deberá fluctuar entre 30 a 70% de las calorías totales y las grasas de un 15 a 30%.
PREVALENCIA Y GRAVEDAD DEL NIVEL DESEADO DE SEGURIDAD Los problemas del nivel deseado de seguridad (target safety problems) son los efectos adversos relacionados con la morbilidad y mortalidad. Como se ha descrito en capítulos anteriores, la desnutrición en los pacientes hospitalizados con frecuencia pasa desapercibida para el profesional de la salud. Los primeros estudios informan una prevalencia de la desnutrición de 30 a 50% en pacientes hospitalizados. Estudios más recientes revelan que hasta 40% de los pacientes están desnutridos al momento de su admisión hospitalaria. La mayoría de estos pacientes continúan bajos de apoyo nutrimental durante su curso hospitalario. Asimismo, estos pacientes tienen mayor riesgo de desarrollar desnutrición grave que aquellos cuyo estado nutricional era adecuado al momento de su admisión hospitalaria.
Hasta el momento no existe un indicador único y exacto de desnutrición con una alta sensibilidad y especificidad, en particular para pacientes con estrés metabólico grave o en estado crítico. La mayor parte de los estudios utiliza el índice de masa corporal (IMC = peso/ talla2), la antropometría o ambos parámetros para evaluar el estado nutricional de los pacientes. El IMC no sólo es un indicador sensible de la desnutrición proteínico-calórica, pues no distingue diferencia entre depleción de la grasa y músculo corporal. En un número considerable de estudios, la desnutrición se define como un IMC < 20 kg/m2 y un pliegue tricipital (PT) o una media de la circunferencia del brazo < 15º percentila. Los pacientes con un IMC < 18 y < 16 kg/m2 y medidas antropométricas por debajo de la 5º percentila son considerados como desnutridos en forma moderada y grave, respectivamente. La pérdida de peso mayor a 10% del peso ideal también sugiere desnutrición.
OPORTUNIDADES PARA EL IMPACTO DE LA ENDONUTRICIÓN La administración del apoyo nutrimental tiene el potencial de reducir significativamente algunos de los indicadores clínicos relevantes (p. ej., complicaciones infecciosas, estancia hospitalaria, y mortalidad). Sin embargo, aún cuando la desnutrición es detectada, con frecuencia no se administra una endonutrición adecuada. La prescripción de una nutrición enteral óptima para cubrir los requerimientos nutrimentales fluctúa entre 76 a 100%; así se mostró en un estudio prospectivo realizado en cinco unidades de cuidados intensivos en el Reino Unido. Otro estudio sobre nutrición enteral entre pacientes que no recibían nutrición oral en unidades médicas y coronarias, de dos hospitales universitarios en EUA, demostró que los médicos ordenaban sólo 65.6% de la meta diaria de requerimientos y únicamente 78.1% era administrado. En la actualidad, un estudio prospectivo sobre nutrición enteral y parenteral, en un hospital universitario francés, encontró que los médicos prescribían sólo 78% de la media de calorías requeridas por los pacientes, y 71% de éstas eran administradas con efectividad. Los esfuerzos enfocados a incrementar la conciencia del médico sobre desnutrición y administración de un apoyo nutrimental especializado adecuado en forma temprana pueden mejorar los resultados de los pacientes.
Práctica clínica de la endonutrición basada en evidencias En la práctica clínica actual es habitual el demandar cuidados y tratamientos basados en la evidencia se ha convertido en una costumbre. En la clasificación de la evidencia, la experiencia clínica es catalogada como
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DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA DE ENDONUTRICIÓN
Evaluación de resultados e. . . 279 nivel 4, en tanto los ensayos clínicos controlados-aleatorizados se clasifican como nivel 1. Las recomendaciones surgidas de los estudios clínicos controlados-aleatorizados y los metaanálisis son catalogadas como nivel A, y componen por supuesto la verdad objetiva innegable. Por desgracia, esta suposición es defectuosa al menos por cuatro razones: 1. La investigación de productos nutrimentales tiende a ser dirigida por la industria, la cual motiva a los investigadores a perfeccionar y exaltar resultados positivos, más no negativos, evitando así la publicación de datos que no puedan ser explicados en exclusiva como resultados de la intervención nutrimental. Debido a que muchos investigadores dependen financieramente de la industria para llevar a cabo sus investigaciones, puede ser difícil que éstos sean honestos y no tengan sesgos. 2. Se requieren resultados positivos para ser exitoso en las carreras relacionadas con las ciencias de la salud, porque potencializan la adquisición de fondos y crecimiento ulterior del grupo de investigación y sus publicaciones. 3. Debido a que es difícil publicar resultados negativos, en la literatura abundan los resultados positivos, que sesgan los metaanálisis. 4. La interpretación de los datos provenientes de los estudios clínicos realizada en un centro por un pequeño grupo de investigadores experimentados en ocasiones es difícil. Obtener datos de los estudios realizados por otros investigadores en ambientes variables introducen a los resultados sesgos mayores y generan conclusiones dañinas.
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DISEÑO DE LOS ESTUDIOS El campo de la endonutrición y el apoyo nutrimental pueden ser divididos en varias áreas básicas de investigación. Primero, para evaluar si el apoyo nutrimental es benéfico en pacientes desnutridos, particularmente en estado crítico. Segundo, los estudios han comparado el impacto de la nutrición enteral vs. nutrición parenteral en los resultados de los pacientes. Las investigaciones posteriores han revisado el tiempo en que se debe implementar el apoyo nutrimental. Por último, la investigación reciente se ha enfocado en el tipo y composición de la nutrición enteral, en específico considerando si las fórmulas inmunomoduladoras (inmunonutrición) mejoran los resultados. Hasta ahora 26 estudios controlados aleatorizados (ECA) han comparado el uso de la nutrición parenteral con los cuidados estándares (dieta oral + dextrosa intravenosa), y un metaanálisis ha revisado estos estudios. Un metaanálisis diferente revisó, en especial, el uso de la nutrición parenteral en pacientes quirúrgicos. Una revisión sistemática con metaanálisis, duplicada en otras publicaciones, incluyó la evaluación de seis ECA
en pacientes quirúrgicos que comparó los beneficios de la alimentación enteral temprana con los cuidados estándares. Existen numerosos ECA que han comparado la nutrición enteral con la parenteral; así como otros pocos la administración de nutrición enteral intragástrica en contra de. la alimentación pospilórica (yeyunal). Tres ECA en pacientes quirúrgicos evaluaron el mérito de la alimentación enteral temprana en el tratamiento posoperatorio. Algunos ECA han estudiado los efectos del uso de la inmunonutrición, encontrando también dos metaanálisis de la suplementación inmunomoduladora en pacientes en estado crítico por trauma, sepsis o cirugía mayor.
Resultados de estudios La mayoría de los estudios informan resultados nivel 1 incluyendo complicaciones infecciosas y mortalidad. Algunos también midieron la estancia hospitalaria (nivel 3). Los estudios que evaluaron a la inmunonutrición lograron sus efectos sobre los indicadores clínicos subrogados como la cicatrización. Los estudios que evalúan la nutrición enteral inmediata en pacientes quemados también utilizan indicadores subrogados. Aquellos estudios en animales también han evaluado los efectos de la inmunonutrición sobre la fisiología gastrointestinal, así como de la fuerza tensil de las heridas. Otros estudios muestran que la implementación de un protocolo de manejo nutrimental basado en evidencias incrementa la probabilidad de que los pacientes en la UCI (unidad de cuidados intensivos) reciban nutrición enteral y disminuye la duración de la ventilación mecánica en este grupo de pacientes. Los pacientes que recibieron nutrición enteral tuvieron 56% menos en el riesgo de morir, en comparación con aquellos pacientes que recibieron nutrición parenteral o no recibieron apoyo nutrimental. Los pacientes quirúrgicos y aquellos con desnutrición significativa basal tuvieron menor probabilidad de recibir nutrición enteral y permanecieron con ventilación mecánica por períodos más largos. La implementación de este protocolo de manejo no apresuró el inicio del apoyo nutrimental ni acortó el tiempo en que se logró la meta calórica en estos pacientes. Otro metaanálisis de 11 ECAS en 1 009 pacientes demostró que la nutrición enteral suplementada con nutrimentos clave (inmunonutrimentos), disminuyó de forma significativa el riesgo de desarrollar complicaciones infecciosas y la estancia hospitalaria de manera general en pacientes en estado crítico y con cáncer gastrointestinal en comparación con quienes recibieron apoyo nutrimental estándar. Sin embargo, el apoyo nutrimental no tuvo efecto sobre la mortalidad, pero estos datos tienen implicaciones importantes en el manejo de este grupo de pacientes. Al contrario de estos resultados, un demostró que nueve días de alimentación por sonda en el preoperatorio con y sin fórmula de arginina, no mejoró de manera significativa el estado nutricional ni tampoco la inmunosupresión inducida por la cirugía o afectó los resultados clínicos en
pacientes con desnutrición grave y cáncer de cabeza y cuello. Los pacientes que recibieron apoyo nutrimental con una fórmula enriquecida de arginina tuvieron una tendencia a vivir más y resaltar que algunos indicadores de función inmune pueden distinguir a quienes tienen un buen pronóstico de aquellos que no lo tengan.
EVIDENCIA SOBRE LA PRÁCTICA DE ENDONUTRICIÓN El apoyo nutrimental en pacientes hospitalizados puede reducir la mortalidad y se asocia con la ganancia de peso corporal (cuadro 20-1). Sin embargo, no existen ECA que comparen el apoyo nutrimental con la inanición en pacientes en estado crítico. La investigación demuestra que los pacientes sin apoyo nutrimental en el posoperatorio por más de dos semanas tienen una mayor tasa de mortalidad y complicaciones, lo contrario pasa en aquellos que reciben NPT o algo de glucosa por periodos cortos. Gran parte de la investigación en endonutrición en los dos decenios pasados se ha centrado en determinar la modalidad ideal de apoyo nutrimental y el mejor método de administración. Otro metaanálisis que comparó la NPT con los cuidados estándar (dieta vía oral a tolerancia y glucosa endovenosa) no pudo encontrar ningún efecto sobre la mortalidad (riesgo relativo [RR] 1.03, 95% de intervalo de confianza [IC]: 0.81 a 1.31). Lo que sí se presentó fue una tendencia hacia una menor tasa de complicaciones entre los pacientes que recibieron NPT (RR 0.84, 95% IC 0.64 a 1.09), pero este resultado se debió al beneficio del tratamiento entre pacientes desnutridos. No existen registros de ECA que apoyen el uso de NPT en pacientes con un aparato digestivo intacto. Algunos estudios han evaluado el uso de la nutrición enteral en pacientes quirúrgicos. Éstos con frecuencia utilizan indicadores subrogados; sin embargo, un estudio aleatorizado doble ciego sobre la nutrición enteral temprana vs. dieta estándar a tolerancia posterior a la cirugía descubrió menos complicaciones totales (26.7 vs. 63.3%, p=0.009), menos infecciones (6.7 vs. p
