Los iones que se forman cuando se disocia un compuesto reciben el nombre de electrolitos. Las unidades usadas para expresar su concentración son los miliequivalentes por litro (mEq/L).
Los electrolitos cumplen básicamente cuatro funciones:
Como podrás ver, los electrolitos tienen funciones muy importantes dentro del cuerpo humano; por ello, aprender sobre el tema te será de gran ayuda para abordar y comprender los trastornos electrolíticos que se presentan en la práctica clínica cotidiana.
Electrolitos
¿Sabías que existen diversos electrolitos en el cuerpo, donde los de mayor porcentaje son el ion sodio y el ion potasio?
En efecto, a pesar de que existen múltiples electrolitos corporales, esta UAPA se enfoca exclusivamente en los iones sodio y potasio, ya que representan los principales cationes del medio extracelular e intracelular, respectivamente.
En otras palabras, los iones sodio y potasio son los electrolitos con mayor concentración en el cuerpo humano, y una variación en sus valores repercute de manera significativa en la salud.
El ion sodio (Na+) es el catión más abundante en el espacio extracelular (135-145 mEq/L). El Na+ cumple una función esencial en el balance hidroelectrolítico, ya que es responsable de casi la mitad de la osmolaridad del líquido extracelular (142 mOsm/L).
Sodio
¿Cómo obtiene nuestro cuerpo el sodio?
El sodio ingresa al organismo a través de los alimentos y bebidas, y el equilibrio entre ingresos y egresos asegura un volumen estable del líquido extracelular.
¿Cómo se lleva a cabo la regulación del ion sodio?
El riñón es el órgano encargado de regular su eliminación. En el túbulo proximal se reabsorbe el 65 % de iones sodio y agua. Los mecanismos de reabsorción en el túbulo proximal difieren entre la primera y la segunda mitad del túbulo.
Figura 1. Eliminación del ion sodio en el túbulo proximal
En la imagen se aprecia que, en la primera mitad del túbulo proximal, el Na+ se reabsorbe por un mecanismo acoplado a la reabsorción simultánea de glucosa y aminoácidos. Una vez dentro de la célula tubular, el Na+, la glucosa y los aminoácidos son transportados hacia la sangre para mantener sus valores dentro de parámetros de referencia.
En la segunda mitad del túbulo proximal, el Na+ se reabsorbe mediante un mecanismo que incluye la secreción de H+ hacia el lumen tubular para que éste se elimine en la orina; de igual manera, la reabsorción de Na+ se acompaña por la reabsorción de Cl-, la cual a su vez se acopla a la secreción de bicarbonato (HCO3-).
Por otra parte, el asa de Henle se puede dividir en dos segmentos: una porción descendente delgada y otra ascendente gruesa.
Figura 2. Eliminación del ion sodio en el asa de Henle
La porción descendente delgada del asa de Henle es permeable al agua debido a que posee una gran cantidad de poros formados por proteínas llamadas acuaporinas 1. Estos poros permiten que se reabsorba agua, lo cual genera orina muy concentrada; sin embargo, la porción ascendente gruesa es permeable a solutos, pero no a agua. Esto permite un adecuado control de la concentración urinaria de solutos.
En la porción ascendente existe un tipo de transportador conocido como NKCC2, el cual es el blanco farmacológico para un tipo de medicamentos que se denomina diuréticos de asa, los cuales al inhibir la reabsorción de solutos, ocasionan que la osmolaridad del líquido en el lumen tubular aumente y se lleve a cabo un proceso de ósmosis que favorece la eliminación de agua.
¿Sabías que…?
Un grupo de fármacos utilizado en el tratamiento del derrame pleural, conocido como diuréticos de asa, inhibe el transportador iónico NKCC2. Como consecuencia de la inhibición de este transportador, se reabsorbe menor cantidad de agua, lo cual favorece que aumente el volumen urinario y disminuya el líquido en el espacio pleural.
El ejemplo típico de este grupo de fármacos es la furosemida. Es importante mencionar que este tipo de fármacos se deriva de las sulfonamidas; por ello, no debe administrarse a personas alérgicas al sulfametoxazol (un tipo de antibiótico).
En el túbulo distal, se reabsorbe únicamente del 5 al 10 % del Na+ filtrado. La reabsorción se lleva a cabo mediante el cotransportador de Na+/Cl- llamado NCC, el cual es blanco farmacológico de otro grupo de fármacos que se utiliza en el tratamiento de la hipertensión arterial: los diuréticos tiazídicos que inhiben la reabsorción de Na+ por antagonismo del cotransportador de Na+/Cl- y promueven la reabsorción de Ca2+ (iones calcio). La actividad de este transportador se relaciona con la reabsorción de iones calcio de manera indirecta y proporcional, es decir, cuando se reabsorbe mucho Na+/Cl-, la reabsorción de iones calcio disminuye (ver figura 3).
Por esta razón, entre los efectos adversos de los diuréticos tiazídicos se encuentran la hipercalcemia e hiponatremia. Los ejemplos típicos de este grupo de fármacos son hidroclorotiazida y clortalidona.
Figura 3. Eliminación del ion sodio en el túbulo distal
En las células del túbulo distal, el transportador NCC permite la reabsorción de Na+ y Cl-. La cantidad reabsorbida de estos iones es indirectamente proporcional a la de Ca2+; cuando existe gran reabsorción de iones sodio o cloruro, la de iones calcio disminuye.
Finalmente, en el túbulo colector, la reabsorción de Na+ se lleva a cabo en las células principales, las cuales reabsorben Na+ y secretan iones potasio mediante un canal conocido como ENaC. Este canal aumenta su actividad mediante un factor conocido como receptor mineralocorticoide (receptor de aldosterona) (ver figura 4). La espironolactona, un fármaco perteneciente al grupo de los “ahorradores” de K+”, inhibe a este receptor, por lo cual la actividad del ENaC disminuye. Al suceder esto, disminuye la eliminación de K+ en orina y aumenta la eliminación de Na+ y, con ello, la de agua. Lo anterior ocasiona disminución de la presión arterial; por ello, este tipo de fármacos también se emplea para el tratamiento de la hipertensión arterial sistémica.
Figura 4. Eliminación del ion sodio en los túbulos colectores
El transportador ENaC permite la reabsorción de Na+ y la eliminación de K+. La aldosterona ocasiona, al unirse a su receptor, un aumento en la actividad del ENaC, lo cual incrementa el proceso. La aldosterona se libera en las glándulas suprarrenales por acción de la angiotensina II.
Como has visto, el ion sodio es uno de los electrolitos que más abunda dentro del cuerpo humano. Por ello, es muy importante que identifiques cómo se lleva a cabo el proceso de regulación de este ion, ya que de esto dependerá el control de la presión sanguínea y ayudará a mantener concentraciones saludables de este electrolito en el cuerpo.
El ion potasio (K+) es el catión más abundante en el compartimento intracelular.
Potasio
La menor concentración de este catión en el compartimento extracelular se debe principalmente a la actividad de una proteína que se encuentra en la membrana de las células, conocida como bomba de Na+/K+ ATPasa, la cual requiere la energía liberada de la hidrólisis (ruptura) de ATP para poder incorporar dos iones K+ al interior de la célula y extraer tres iones Na+ de la célula, como podrás ver en la siguiente figura:
Figura 5. Bomba de Na+/K+ ATPasa
La bomba de Na+/K+ ATPasa rompe una molécula de ATP y la energía liberada de esta ruptura permite introducir K+ a la célula y extraer Na+, lo cual facilita el balance electrónico en el compartimento extracelular e intracelular.
¿Cómo obtiene nuestro cuerpo el potasio?
El potasio entra al organismo a través de los alimentos y bebidas.
¿Cómo se lleva a cabo la regulación del ion potasio?
Mantener las concentraciones de K+ es importante para el buen funcionamiento de las células, principalmente de las cardiacas y las neuronas; para ello, existen mecanismos renales y no renales que regulan la concentración de este catión.
El K+ se filtra por los glomérulos renales y únicamente el 10 % del K+ llega a los túbulos colectores. Los túbulos colectores son los principales reguladores de la cantidad de K+ eliminado en la orina. Las células principales son las que se encargan de regular su eliminación; en este tipo de células, existen dos tipos de trasportadores de K+:
Figura 6. Eliminación renal del ion potasio
Cuando existe una alta concentración de K+ en el compartimento extracelular, éste se elimina a través de los riñones. Los transportadores ROMK detectan altas concentraciones y, como consecuencia, favorecen su eliminación por vía renal. Cuando existen altas concentraciones de K+ en el lumen tubular, el transportador BK se activa, lo cual ocasiona mayor eliminación de este catión. Recuerda que es necesario mantener su concentración dentro de parámetros de referencia para un adecuado funcionamiento cardiaco y nervioso.
La regulación de los iones sodio y potasio es de suma importancia para que las células lleven a cabo sus funciones y, con ello, se tenga buena salud. Alguna alteración de estos electrolitos puede llegar incluso a ser mortal; por ello, es importante comprender sus funciones y cómo se regulan.
El potasio es un electrolito fundamental, ya que de él depende el buen funcionamiento de distintas partes del cuerpo, como el corazón, el riñón, el sistema nervioso, los músculos entre otros; por ello, es muy importante saber cómo se lleva a cabo la regulación de este catión intracelular.
En esta UAPA, estudiaste lo relacionado con los electrolitos, específicamente, los iones sodio y potasio. Es importante poner en práctica los conceptos y procesos que revisaste; por ello, es momento de integrar lo aprendido.
Fuentes de información
Bibliografía
Alexanderson, E. y Gamba, G. (2014). Fisiología Cardiovascular, Renal y Respiratoria. El Manual Moderno.
E. Kinsey y M. Smith. (1994). Líquidos y electrolitos. Un enfoque accesible. El Manual Moderno.
Hall, J. (2016). Guyton and Hall. Textbook of Medical Physiology. International edition [Guyton y Hall. Libro de texto de fisiología médica. Edición internacional]. Elsevier.
Marks, A., Lieberman, M. y Peet, A. (2013). Bioquímica médica básica. Un enfoque clínico. Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wilkins.
Preston, R. (2018). Acid-base, fluids, and electrolytes made ridiculously simple [Ácido-base, fluidos y electrolitos hechos ridículamente simples]. MedMaster.
Cómo citar
Perea, V. G., Ramírez, D. y Díaz J. C. (2022). Electrolitos. Unidades de Apoyo para el Aprendizaje. CUAIEED/Facultad de Medicina-UNAM. (vínculo)
