Friday, December 9, 2011

Potenciales de Membrana.

- Todas las celulas excitables del cuerpo; neuronas, miocardiocitos o tejido muscular; poseen un potencial electrico de membrana. Cuando las celulas no han sido excitadas, este potencial se conoce como potencial de membrana en reposo.

-El potencial de membrana en reposo corresponde a la diferencia de voltaje entre el espacio intracelular y el extracelular (EIC, EEC respectivamente).

- El gradiente electrico entre ambos espacios celulares esta determinado principalmente por diferencias electroliticas. El principal electrolito extracelular es el sodio (Na+), el cual se encuentra en una concentracion aproximada a los 140 mEq/L. La concentracion intracelular de Na+ es muy baja, cercana a los 10-20 mEq/L. Por otro lado, el electrolito intracelular mas abundante es el potasio (K+), el cual dentro de la celula tiene una concentracion cercana a los 140 mEq/L, con una concentracion extracelular muy baja, entre 4-5 mEq/L. Estas concentraciones de Na+ y K+ son normalmente mantenidas de forma estricta por medio la bomba electrogenica conocida como bomba Na+/K+ ATPasa.

- La membrana celular es relativamente permeable al flujo de K+, por lo que este se filtra siguiendo su gradiente de concentracion desde el EIC hacia el EEC. Dado que la membrana celular es impermeable a los aniones intracelulares, y ya que el K+ tiene una carga positiva, la salida de este ultimo fuera de la celula generara una disminucion del voltaje intracelular. El potasio continuara saliendo hacia el EEC hasta que se alcance un equilibrio de cargas positivas en este espacio.

-La relacion K+ EIC versus K+ EEC es el mayor determinante del potencial de membrana en reposo, tal como lo describe la ecuacion de Nernst:

Em = -61 log10 ([K+]i / [K+]o)

Donde Em = potencial de membrana, [K+]i es el K+ intracelular y [K+]o es el extracelular. Conociendo esta formula, y conociendo los valores de potasio intra y extracelular, el potencial de membrana puede ser calculado.

- Esta formula es util para comprender el efecto de alteraciones del potasio sobre los potenciales de membrana, los cuales tienen un fuerte impacto en la conduccion electrica de celulas, en especial, del miocardio. Por ejemplo, en un paciente felino que llega a la sala de emergencia con una obstruccion urinaria completa, y presenta un K+ de 8.0 mEq/L, podemos hacernos una idea de cual es su valor de potencial de membrana, y de cierta forma cuantificar el impacto del exceso de K+ extracelular. Antes de calcular el potencial de membrana de este paciente, veamos lo que ocurre en un paciente normal:

K+ extracelular = 4 mEq/L, K+ intracelular = 140 mEq/L.
Si reemplazamos la formula anterior:

Em = -61 log10 (140/4) = -61 x 1.5 = -91.5 mV. Por lo tanto, sabemos que en un paciente normal, su potencial de membrana en reposo, es decir, cuando la celula no ha entrado en depolarizacion y por lo tanto esta "descansando", su potencial de membrana es de -91.5 mV.

- Volviendo al caso anterior, calculemos su potencial de membrana:

K+ extracelular = 8 mEq/L, K+ intracelular: 140 mEq/L.
Reemplazando:

Em = -61 log10 (140/8) = -75.6 mV. El potencial de membrana se ha hecho mas positivo por casi 16 puntos, lo que tiene una gran repercusion en la excitabilidad de la celula afectada, como veremos mas adelante.

- Para que una celula depolarice completamente, y de esta forma genere una excitacion adecuada, un cierto nivel de voltaje debe conseguirse. Una vez obtenido este voltaje, la membrana celular abre canales ionicos de Na+, permitiendo una entrada masiva de este hacia el EIC. La masiva entrada de Na+ junto con la generacion temporal de impermeabilidad a la salida de potasio, eleva rapidamente el voltaje intracelular (depolarizacion). Una vez conseguido un cierto voltaje (aproximadamente -45 mV), la membrana celular expresa o abre canales de calcio (Ca++) que permiten la entrada de este hacia el EIC (lo que general la estimulacion de los reticulos sarcoplasmicos que llevaran luego a la liberacion masiva de Ca++ intracelular y posterior contraccion de la celula). Esta cadena de cambios electricos ilustra cuan importante es el valor basal del potencial de membrana en reposo. Mas aun, el potencial de accion (momento de maxima depolarizacion celular) es directamente proporcional al valor del potencial de membrana en reposo, ya que el optencial de membrana al momento del comienzo de la depolarizacion determina el numero de canales de sodio que se abriran y activaran durante la fase de depolarizacion, lo cual a su vez determinara la magnitud de sodio que entra al EIC.

- El voltaje que permite el comienzo de la depolarizacion se conoce como potencial de membrana umbral (de ahora en adelante, umbral o umbral de accion). En la celula cardiaca, el umbral es cercano a los -75 mV, por lo que entre el potencial en reposo y el umbral existe una diferencia aproximada de -15 mV. Esta diferencia es muy necesaria ya que permite a la celula una cierta refractariedad a ser excitada en momentos en que no debe serlo. Es decir, la diferencia de voltajes permite a la celula permanecer en reposo por cierto tiempo antes de depolarizarse nuevamente. Como calculamos mas arriba, el potencial de membrana aproximado en este gato es de -75 mEq/L, practicamente igual al umbral. En casos de hiperkalemia sin embargo, el umbral de accion tambien disminuye, es decir, se hace mas positivo, pero no en el mismo grado que el potencial en reposo. Esto significa que, por ejemplo, el umbral disminuira de -75 a -70 mV. Si bien hay una disminucion, por tanto se conserva de cierta forma la diferencia de potencial en reposo versus umbral, la disminucion del potencial en reposo es mucho mayor, existiendo ahora tan solo -5 mV de diferencia entre ambos. Esto se traduce en una celula mucho mas excitable, ya que es mucho mas facil acercarse al umbral y de esta forma depolarizar. Esto genera, inicialmente, una mayor excitabilidad, sin embargo, a medida que los valores de K+ continuan aumentando, el potencial de membrana se hace cada vez mayor, e incluso puede hacerse mas positivo que el umbral de accion, lo que obviamente conduce a un estado de paralisis e hipopolarizacion, haciendo imposible el proceso de excitacion celular. El tratamiento de la hiperkalemia aguda que lleva a alteraciones hemodinamicas y electrocardiograficas (del cual su discusion en profundidad esta fuera del foco de esta revision), incluye la administracion de calcio gluconado o cloruro de calcio. El fundamento fisiologico de esta accion terapeutica radica en lo que hemos explicado recientemente. El Ca++ administrado ejerce su accion en el umbral de accion, y no en el potencial en reposo. En un paciente hiperkalemico, el potencial de membrana esta elevado, por tanto esta mas cerca del umbral de accion. El Ca++ mueve el umbral de accion hacia un valor mas positivo, por ejemplo, de -75 a -65 mV, por lo tanto la diferencia de potencial en reposo/umbral de accion se tiende a normalizar, y de esta forma la excitabilidad de la celula tambien se "normaliza". Es por esto que el tratamiento de hiperkalemia con Ca++ se conoce como "estabilizacion de membrana".

- Ya hemos discutido como el potencial de membrana en reposo afecta al umbral de accion y al potencial de accion, con enfasis en su rol regulador de la apertura de los canales de sodio (paso inicial de la depolarizacion). El valor del K+ tambien tiene un importante efecto en la fase de entrada de Ca++ y de repolarizacion. Durante la entrada del Ca++ hacia el EIC, la permeabilidad al potasio ha sido restablecida, por lo que hay una entrada y salida concomitante de electrolitos con carga positiva (cationes). Esto se traduce en una fase de meseta (plateau) cuando se grafica el potencial de accion, dado que se mantiene la misma carga intra y extracelular. Una vez que los canales de Ca++ cierran, la continua salida de K+ de la celula conducira nuevamente a esta a generar un voltaje negativo a nivel intracelular comparado con el extracelular (potencial de membrana). En casos de hiperkalemia, como en el ejemplo del gato obstruido, y por razones que no estan claras aun, los canales de K+ ubicados en la membrana celular se vuelven mas sensibles, y dejan salir mas K+ hacia el EEC, por lo tanto, la fase de repolarizacion ocurre mucho mas rapidamente. Parece ser que este fenomeno explica algunas alteraciones electrocardiograficas asociadas a la hiperkalemia, tales como depresiones del segmento ST-T, ondas T elevadas y acortamientos (al inicio de la hiperkalemia), de acortamientos en el segmento QT.

- En base a lo discutido recientemente, nos damos cuenta de la extrema relevancia de ciertos electrolitos en la conduccion de estimulos electricos, con especial mencion al K+. Comprender el concepto del potencial de membrana, y su normal funcionamiento, nos permite tambien comprender como este se ve afectado en casos de alteraciones electroliticas, como el caso discutido recientemente.













Saturday, November 21, 2009

Falla Respiratoria y Ventilación Mecánica

Introducción

-La ventilación a presión positiva ha sido usada en medicina humana por cerca de 45 años, y durante los últimos años se ha hecho cada vez más común en medicina veterinaria.
-En un estudio retrospectivo realizado en la Universidad de Pennsylvania el año 2002, se reportó una sobrevida en pacientes ventilados mecanicamente de un 39%.
-En otro estudio realizado en la Universidad de Davis, el alta de sobrevida en pacientes ventilados tratados tanto por fallar respiratoria hipercápnica como hipoxémica fue en promedio de 28% durante un período de 7 años.
-Sin embargo, tanto en medicina humana como en veterinaria, sigue siendo una técnica muy costosa. El Hospital veterinario Angell Animal Medical de los Estados Unidos reporta gastos para un paciente en Unidad Crítica ventilado mecanicamente de entre US 550 a 1000 por día.
-Ventilaciones mecánicas de corta duración parecen estar asociadas con un daño menos severo y menor tiempo para desarrollar daño pulmonar inducido por ventilador, llevando a su vez a mejores outcomes.

-Mecánicas Respiratorias
Para entender la mecánica respiratoria es necesario comprender los conceptos de capacidades y volúmenes respiratorios.

-Capacidades respiratorias y Volúmenes:

*Capacidad pulmonar total: es el volumen máximo de gas que los pulmones pueden contener. Está formado por el volumen de reserva inspiratorio, volumen de reserva espiratorio, volumen residual y volumen tidal.
*Volumen Tidal (VT): es el volumen de aire que se intercambia con cada respiración.
*Volumen residual (VR): es el volumen de gas que queda en los pulmones luego de un esfuerzo espiratorio máximo.
*Volumen residual espiratorio (VRE): corresponde a la diferencia entre el volumen tidal y el volumen residual (VT-VR).
*Volumen residual inspiratorio (VRI): Diferencia de volumen entre el volumen tidal y la capacidad pulmonar total.
*Capacidad Vital: volumen de gas exhalado luego de una
inspiración máxima: corresponde a la suma de VRI+VT+VRE.
Capacidad residual funcional (CRF): volumen de aire que queda en los pulmones luego de una espiración normal. Corresponde a la suma entre el VRE+VR. Esta capacidad se encuentra aumentada en enfermedades que lleven a un
aumento de la resistencia de la vía aérea y disminuida en aquellas que produzcan una disminución de la compliance pulmonar.

Trabajo Respiratorio.

En términos simples, el trabajo respiratorio es lo que le cuesta al individuo respirar. Se describen 2 tipos de trabajo respiratorio, el trabajo elástico y el viscoso. El trabajo elástico es la tendencia a colapsar la CRF debido a tensión o estructuras fibrosas en el pulmón. En otras palabras, es lo que cuesta llenar el pulmón de aire. El viscoso es lo que cuesta pasar el aire por las vías aéreas, y está
en directa relación con la resistencia que exista en ellas.

El retroceso elástico es igual en magnitud pero opuesto en dirección al retroceso de la pared torácica, por lo que contribuye significativamente al trabajo respiratorio durante la inspiración. Cuando ocurren cambios de volumen durante la inspiración, la resistencia elástica es el factor principal a vencer para lograr una adecuada expansión pulmonar.

En estados pulmonares patológicos, el retroceso elástico puede estar aumentado y la capacidad residual funcional disminuida. En esta situación, los requerimientos energéticos para lograr una ventilación adecuada estarán aumentados. El retroceso elástico es inversamente proporcional a la compliance pulmonar, por lo tanto en estados que lleven a aumentos del retroceso elástico, consecuentemente se observará una disminución de la compliance (entiéndase por compliance el cambio en el volumen por un cambio dado en la presión) y así un aumento en el trabajo
respiratorio.

Basados en el gráfico 1, el trabajo respiratorio es proporcional al área sombreada bajo la curva en
la curva de presión-volumen, por lo tanto, una disminución de la compliance lleva a un aumento del trabajo respiratorio. La aplicación de presión positiva al final de la espiración (PEEP) aumenta la presión de distensión, de esta forma la CRF puede ser normalizada nuevamente, disminuyendo el trabajo respiratorio.

Como se mencionó anteriormente, otro componente del trabajo respiratorio es la viscosidad, relacionada con la resistencia en la vía aérea. La resistencia de la vía aérea se obtiene mediante la siguiente fórmula:

Donde R= Resistencia, n= Viscocidad, l= Longitud, r= Radio.

Basados en ésta fórmula, se deduce que a medida que el radio disminuye en la mitad, la resistencia aumenta 16 veces, lo que conduce a un trabajo respiratorio aumentado. Este ejemplo se hace más comprensible cuando se piensa en un paciente asmático, el cuál tiene las vías aéreas contraídas, aumentado de forma notable la resistencia al paso de aire, y de esta forma aumentando considerablemente el trabajo respiratorio.

Objetivos de la Ventilación Mecánica.

En un paciente con falla respiratoria, los principales objetivos a lograr mediante la ventilación mecánica son mejorar el intercambio gaseoso mediante el aumento de la ventilación alveolar, mejorar la oxigenación arterial, aumentar el volumen pulmonar, prevenir la atelectasia, disminuir el trabajo respiratorio, y tratar una posible acidosis respiratoria (dependiendo del tipo de falla respiratoria).

Indicaciones para Ventilación Mecánica.

-Presión parcial de oxígeno arterial (PaO2) menores a 50-60 mmHg en pacientes con oxígeno suplementario
-Presión parcial de dióxido de carbono arterial (PaCO2) sobre 50-60 mmHg
-Cualquier animal en riesgo de hacer falla respiratoria debido a fatiga muscular
-Muy importante diferenciar entre falla respiratoria con dificultad de oxigenación y falla respiratoria con dificultad para ventilar.

Falla Respiratoria Hipoxémica:

El paciente es incapaz de oxigenar de forma adecuada la sangre arterial. Causas asociadas a este fallo respiratorio incluyen contusión pulmonar severa, síndrome de distrés respiratorio agudo (ARDS), aspiración gástrica, ahogamiento por inmersión, neumonia, enfermedad cardíaca e inhalación de gases tóxicos.

Falla Respiratoria Hipercápnica:

Normalmente el paciente presentará un parénquima pulmonar normal, sin embargo su función ventilatoria será insuficiente. Causas asociadas a este tipo de fallo incluyen injuria o alteración del funcionamiento del sistema nervioso central: anestesia general, opioides, barbitúricos, que deprimen el centro respiratorio, injuria cervical, polineuropatías, enfermedad de la unión neuromuscular, entre otras.

También es posible encontrar pacientes que presenten una combinación de ambas fallas respiratorias.

Las causas asociadas a hipoxia están listadas en la tabla 1. Una hipoxemia significativa generalmente se debe a un desbalance de la relación ventilación-perfusión (V/Q Mismatch) o a un shunt o cortocircuito (intra o extrapulmonar, entendido como la "porción del gasto cardíaco que entra en el lado izquierdo del corazón sin respirar perfectamente el gas entregado por el alveólo").


En pacientes afectados por un tromboembolismo pulmonar, mientras mayor sea la obstrucción, más severa será la hipoxemia. Si la obstrucción vascular es total, se generará un área denominada espacio muerto anatómico. Con obstrucciones parciales, se generarán áreas de V/Q mismatch aumentadas (un alvéolo ventilado normalmente con un flujo sanguíneo disminuido, pero no ausente en su totalidad).

Si el embolismo es lo suficientemente grande se puede generar una elevación considerable de la presión de arteria pulmonar que puede llevar a falla cardíaca derecha con la consecuente disminución del gasto cardíaco, fenómeno que llevará a una disminución mayor del contenido de oxígeno de la sangre venosa mixta y de esta manera de la PaO2. Por lo general el paciente con tromboembolismo pulmonar tiene una buena respuesta a la administración suplementaria de oxígeno.

Categorías de Hipoxia.

-Hipoxia anóxica: se produce como consecuencia de una oferta inadecuada de oxígeno desde los pulmones hacia la sangre (causas mencionadas anteriormente).

-Hipoxia anémica: en este caso, existe una inadecuada cantidad de hemoglobina (Hb) disponible para transportar un suministro suficiente de oxígeno a los tejidos para su debido metabolismo.

-Hipoxia por estagnación (estancamiento o estasis): inadecuado suministro de oxígeno a los tejidos debido a un bajo flujo sanguíneo (falla de bomba o disminución del volumen circulante). La terapia de oxígeno ayudará moderadamente, la principal alternativa terapéutica en éstos casos es restaurar el volumen circulatorio o mejorar la funcionalidad cardíaca.

-Hipoxia histotóxica: es la inhabilidad de la célula para usar el oxígeno aportado. Un ejemplo de esta hipoxia se observa en pacientes que reciben terapia de nitroprusiato por largos períodos, esto lleva a la formación de cianida como producto de su metabolismo, la cual "envenena" o intoxica la cadena transportadora de electrones en la mitocondria e impidiendo que la célula utilice el oxígeno.

Suplementación de Oxígeno.

La respuesta o no a la suplementación de oxígeno aporta claves acerca de las causas de hipoxemia. Casi todas las causas listadas en la Tabla 1 responden al oxígeno suplementario, con la excepción del shunt completo.

La terapia respiratoria tiene como objetivo disminuir el trabajo respiratorio y aumentar la eficiencia de los músculos involucrados en la respiración.

Métodos para suplementar oxígeno incluyen máscara de oxígeno (simple y fácil de aplicar, se requieren altos flujos de oxígeno para evitar la re inhalación de CO2, animales distresados no tolerarán la máscara), insuflación nasal (el paciente tiene mayor libertad para moverse, entrega una FiO2 desconocida, al igual que la máscara. Se debiera usar la cánula o tubo de menor extensión posible. Flujos excesivos pueden llevar a dilatación gástrica, y debe ser humidificado para lograr una temperatura cercana a la corporal dentro de lo posible), caja de oxígeno (método no invasivo que provee una FiO2 conocida en un ambiente humidificado y con temperatura controlada, generalmente la FiO2 máxima que se puede proveer es de 40-50%), oxígeno intratraqueal (requiere la intubación del paciente, el animal debe ser monitoreado de cerca y de forma continua).

Monitoreo de la terapia de oxígeno.

Existen diversas maneras de evaluar el éxito o fracaso de la terapia oxigenatoria. En primer lugar siempre es importante evaluar la condición clínica del paciente, incluyendo color de mucosas, tiempo de llenado capilar, auscultación torácica, visualización del patrón respiratorio, grado de relajación o agitación del animal comparado con su estado al inicio de la terapia, entre otros. El oxímetro de pulso es una técnica poco invasiva (aunque en pacientes despiertos y agitados muchas veces poco práctica) que entrega un valor bastante preciso acerca de la oxigenación del paciente, mediante la medición de la saturación de la hemoglobina arterial por el oxígeno. El valor de los gases sanguíneos arteriales entrega una medida de la efectividad en el intecambio gaseoso y la eficacia de la terapia de oxígeno. Durante la suplementación de oxígeno, en términos generales se espera que la PaO2 sea aproximadamente 5 veces mayor que la FiO2. Un cálculo muy útil para evaluar la efectividad del intercambio gaseoso, que se puede realizar con los datos obtenidos en el gas arterial siempre y cuando se tenga un valor conocido de FiO2, es el gradiente alveolar arterial (Gradiente A-a), el cual se calcula mediante la siguiente fórmula:

Gradiente A-a= PAO2-PaO2= (FiO2 x [Pb - PH20] - PaCO2/R) - PaO2

Donde PAO2: presión parcial de oxígeno alveolar, PaO2: presión parcial de oxígeno arterial, Pb: presión barométrica, PH20: presión de vapor de agua, PaCO2: presión parcial de CO2, R: índice de intercambio respiratorio o coeficiente respiratorio (CO2 eliminado/O2 consumido).

En un paciente sano el gradiente debiera ser menor a 10 mmHg.

Complicaciones de la terapia de oxígeno.

Si bien la suplementación de oxígeno muchas veces puede ser el factor que marca la diferencia en la resolución del problema del paciente, es una terapia que no está exenta de riesgos y efectos adversos.

Algunas de las complicaciones asociadas a la terapia de suplementación de oxígeno incluyen:

-Atelectasia por desnitrogenación: a medida que el oxígeno es administrado, este desplaza el nitrógeno que normalmente se encuentra presente en el alvéolo, de esta forma el volumen de oxígeno pasa a ser el principar factor que mantiene el alvéolo abierto. Este oxígeno pasa rápidamente hacia la sangre, dejando el alvéolo sin gas que lo mantenga reclutado, generando colapso de la unidad (el cuerpo está saturado de nitrógeno, por lo tanto en condiciones normales el nitrógeno no se difunde hacia la sangre y mantiene al alvéolo abierto).

-Complicaciones Misceláneas: animales que sufren de enfermedad respiratoria crónica con retención de CO2, la hipoxemia es el estímulo principal para la ventilación (en estos pacientes la acumulación crónico de CO2 lleva a una pérdida de la sensibilidad hacia este gas por parte de los quimiorreceptores centrales). La suplementación de oxígeno llevará a la pérdida del único estímulo que gatilla la ventilación. Estos pacientes se verán más beneficiados de ventilación mecánica a presión positiva más que la terapia de oxígeno por si misma.

-Toxicidad por Oxígeno: es sin lugar a dudas la complicación más grave asociada a la terapia de oxígeno, debido a las consecuencias que puede traer a nivel sistémico en el paciente. Esta ocurre cuando la administración de oxígeno excede la biotransformación y clearance de éste. El oxígeno puede actuar como una droga muy potente mediante su capacidad de se un eficiente aceptor de electrones, lo que le confiere una gran potencia oxidativa. Normalmente, los metabolitos generados a partir del oxígeno, tales como el superóxido (O2-), peróxido de hidrógeno (HOOH), hydroperóxido (ROOH) y radical hidroxilo (OH) son removidos por mecanismos de defensa enzimáticos como la glutatión peroxidasa o la superóxido dismutasa, entre otras. La toxicidad ocurrirá cuando estos complejos enzimáticos estén saturados y la cantidad de oxígeno supere la capacidad de éstos. La acumulación de metabolitos tóxicos del oxígeno genera entre otros daños, peroxidación lipídica de membranas celulares (principalmente en el tejido pulmonar), pérdida de la integridad celular, alteración de funciones enzimáticas y daño estructural de proteínas.

Toxicidad pulmonar por oxígeno.

La hiperoxia genera daño endotelial, junto con destrucción de la barrera celular alveolar. Aumenta la permeabilidad microvascular permitiendo que precursores inflamatorios penetren al intersticio pulmonar generando edema, hemorragia y congestión. Los neutrófilos se adhieren al endotelio y de esta forma se produce un aumento consecuente de las células e infiltrados inflamatorios, proliferan células epiteliales tipo I que generan un exudado de fibrina, generando un cortocircuito sanguíneo y V/Q mismatch (etapa temprana de la toxicidad pulmonar por oxígeno).

En la etapa secundaria, o proliferativa, las células alveolares tipo I han desaparecido, siendo reemplazadas por la proliferación de células tipo II y fibroblastos, que conducen a una fibrosis generalizada del pulmón.

El diagnóstico del daño pulmonar por toxicidad relacionada al oxígeno es extremadamente difícil en un escenario clínico, debido a que lo descrito anteriormente se observa muchas veces también como consecuencia de la patología misma del pulmón (por ejemplo en neumonias severas o pacientes con ARDS). Los signos clínicos asociados a la toxicidad por oxígeno también son similares a los desarrollados por la patología primaria, e incluyen taquipnea, disnea, congestión nasal y tos. En las placas radiográficas se puede apreciar un patrón pulmonar infiltrativo sugerente de edema, y en la evaluación de los gases arteriales una disminución de la PaO2 y evidencia de V/Q mismatch.

El tratamiento para la toxicidad por oxígeno no existe, la medida más efectiva es prevenir el daño. Se han descrito ciertos aspectos clave a modo de guía para prevenir la ocurrencia de este irreversible daño:

-Establecer una PaO2 de 70 mmHg como meta terapéutica
-Usar la menor FiO2 posible para conseguir ese valor de PaO2
-No utilizar FiO2 sobre 0.6 por períodos mayores a 24 horas
-Utilizar PEEP en la medida necesaria para disminuir la FiO2

Ventilación Mecánica.

En términos generales, la ventilación mecánica entrega un volumen tidal mediante la administración de un flujo inspiratorio. La ventilación a presión positiva se refiere al uso de una presión mayor a la atmosférica sobre la vía aérea (lo opuesto a la ventilación espontánea).

Factores físicos involucrados en la ventilación a presión positiva.

-Los ventiladores que funcionan ciclados por volumen, cortan el ciclo cuando el volumen tidal previamente determinado se ha entregado, independiente de la presión que deba generarse sobre el alvéolo para conseguirlo. La gran desventaja es que se puede causar sobredistención alveolar e injuria pulmonar si la presión requerida para entregar el volumen tidal determinado es muy alta.

-Ventiladores ciclados por presión cortan el flujo cuando la presión previamente determinada es alcanzada, independiente del volumen tidal aportado. La desventaja de esta modalidad es que en pulmones con compliance disminuida el volumen tidal aportado se verá disminuido, a pesar de alcanzar la presión determinada en el ventilador.

Modalidades de ventilación mecánica.

-Ventilación Mandatoria Intermitente: provee presión positiva a intervalos de tiempo previamente seteados, independiente de las respiraciones espontáneas del paciente.

-Ventilación Mandatoria Intermitente Sincronizada: sincroniza los esfuerzos del paciente con la entrega o generación de una respiración. El paciente puede tener respiraciones espontáneas, asistidas o controladas. Si la frecuencia respiratoria es insuficiente, el ventilador gatillará las respiraciones necesarias.

-Ventilación Asistida-Controlada: entrega tanto respiraciones previamente seteadas o permite al paciente a gatillar una respiración. Es ideal para pacientes con trabajo respiratorio normal pero que no son capaces de completar el volumen tidal adecuado.

-Ventilación con presión de soporte: aporta una presión meseta (plateau) previamente determinada para la duración de la respiración espontánea, ayudando a disminuir el trabajo respiratorio. Es una modalidad muy útil en el destete (weaning) de un paciente ventilado.

Estrategias ventilatorias y conceptos alternativos.

-PEEP: aumenta la presión al final de la espiración por sobre la presión atmosférica. Mantiene abierto el alvéolo, previniendo así el daño por apertura y colapso. Está indicado en pacientes con CRF disminuida y en pacientes con marcada atelectasia (ver complicaciones más adelante).

-CPAP: o presión positiva de la vía aérea continua, es la aplicación de PEEP a pacientes que están respirando espontáneamente.

-PIP: presión inspiratoria máxima (peak inspiratory pressure), puede ser usada previamente a la aplicación de PEEP para aumentar el número de alvéolos abiertos (reclutamiento alveolar). Esta técnica consiste en aplicar presiones positivas elevadas sobre la vía aérea para revertir el colapso alveolar, y de esta forma reclutar estos alvéolos y convertirlos en área funcional para el intercambio gaseoso. La aplicación posterior de PEEP permite mantener estos alvéolos reclutados y evitar el re colapso de los mismos.

-Pausa de fin de inspiración (meseta o plateau): es el período después de que la inspiración ha terminado y la espiración comienza. Es un parámetro muy importante en la evaluación de la curva presión volumen de un paciente ventilado ya que representa la presión alveolar pico (peak alveolar pressure).

PEEP.

La técnica fue descubierta al observar que los recién nacidos tenían valores de PaO2 más altos luego de llorar y quejarse por períodos prolongados. Investigadores observaron que los recién nacidos, en momentos de quejidos y llantos, exhalan contra una glotis parcialmente cerrada, lo que genera un aumento en la presión transpulmonar, previniendo de esta forma la atelectasia.

El PEEP aumenta la CRF principalmente a través del aumento del volumen alveolar y "re-inflación" de alvéolos previamente colapsados. Sin embargo, en términos reales, es muy posible generar sobredistención alveolar y disrupción de estos cuando se sobrepasa la distención máxima del alvéolo. La reversión de la atelectasia pulmonar por medio del reclutamiento alveolar disminuye el shunt intrapulmonar y resulta en una PaO2 aumentada, además de que un aumento en la compliance como consecuencia de la aplicación de maniobras de reclutamiento seguidas de PEEP disminuyen el trabajo respiratorio al disminuir las zonas atelectásicas o colapsadas del pulmón.

Efectos adversos del PEEP.

-Aumento de la presión de atrio derecho y disminución del retorno venoso, con la consecuente caída del gasto cardíaco.
-Sin embargo, la disminución del gasto cardíaco, presión arterial y retorno venoso puede ser mejorada expandiendo el volumen del paciente o administrando drogas inotrópicas o vasopresoras.
-Existe controversia en cuanto a los efectos del PEEP sobre la presión intracraneana, sobre todo en pacientes ventilados mecánicamente con trauma craneano. Está descrito que el PEEP puede aumentar la presión venosa cerebral y así la presión intracraneana (PIC), al mismo tiempo que disminuye el gasto cardíaco y la presión sanguínea. También puede disminuir la presión de perfusión cerebral (PPC), agravando de esta forma el daño encefálico presente en un paciente con trauma craneano. Muchos estudios en humanos han fallado en su intento por demostrar claramente estos efectos previamente descritos, sin embargo, en un estudio experimental realizado en perros sanos, se observó una elevación significativa de la PIC y una disminución significativa de la PPC 5 minutos después de aplicar PEEP a 20 cmH20.

Monitoreo y consideraciones para el cuidado de pacientes ventilados mecánicamente.

Antes de tomar la decisión de conectar a un paciente al ventilador mecánico, el clínico debe analizar si su hospital está capacitado para semejante tarea. El recinto debe contar con personal capacitado para supervisar al paciente las 24 horas del día. Se debe contar con los monitores adecuados para evaluar de forma precisa los parámetros hemodinámicos del paciente. Deben existir protocolos estrictos en relación al manejo aséptico de tubos, catéteres y otros. Es necesario muchas veces cambiar el decúbito del paciente para así prevenir atelectasia por compresión (cada 4-6 horas) y remover fluidos acumulados en vías aéreas (absolutamente necesario). El cuff del tubo endotraqueal debe ser desinflado y el tubo reposicionado de forma periódica para evitar el daño y necrosis del tejido traqueal. El paciente debe ser pesado diariamente y su temperatura registrada. La boca debe ser lavada y se deben retirar secreciones excesivas para así prevenir la formación de úlceras. Los ojos deben mantenerse cerrados dentro de lo posible y lubricados. Se debe aplicar masaje a los músculos para evitar su atrofia, y dependiendo de la extensión de la ventilación, se deben evaluar las necesidades nutricionales del paciente.

Efectos adversos de la ventilación a presión positiva.

-Aumento de la presión durante la inspiración (aumento en la presión intratorácica).
-Barotrauma secundario sobre distención alveolar por cambios en la presión intratorácica.
-Presión intratorácica aumentada puede comprimir el flujo sanguíneo pulmonar, llevando a una disminución en la sangre que alcanza el corazón izquierdo, disminuyendo de esta forma el gasto cardíaco.
-Estudios han demostrado que la ventilación a presión positiva aumenta la secreción de la hormona ADH y disminuye el factor natriurético atrial, favoreciendo la retención de fluidos y disminuyendo el gasto urinario.
-La ventilación a presión positiva se ha visto frecuentemente asociada al desarrollo de neumonia (encontrándose comúnmente Escherichia coli, Enterobacter cloacae, Pseudomona aeruginosa, Acinetobacter sp., Staphylococcus sp. y Streptococcus sp.), cuadro que empeora el pronóstico de un paciente ventilado mecánicamente.

Discontinuación (weaning, destete) del ventilador.

-Para tomar esta decisión es importante que el clínico tenga una meta en mente (qué parametros de oxigenación o ventilación busca corregir, hasta qué punto y por cuanto tiempo).
-En primer lugar, la enfermedad que generó la necesidad de ventilación mecánica debiera mostrar evidencia clara de estar en resolución.
-El destete requiere que el paciente esté metabólicamente estable.
-Cuando los parámetros metabólicos y cardiovasculares están cercanos a los normales, y la PaO2 se encuentra sobre los 75 mmHg con una FiO2 al menos bajo 0.6 y con valores de PEEP reducidos, el intento de destete se considera apropiado.
-No es poco común que el intento de destete falle, el paciente se descompense rápidamente y deba ser devuelto al ventilador.
-Se aconseja ir modificando la modalidad ventilatoria antes de desconectar inmediatamente al paciente del ventilador, pasando de una técnica controlada totalmente por el ventilador a una en que el paciente aporte gran parte de las respiraciones generadas, de esta forma la transición entre la ventilación mecánica y la respiración espontánea es gradual y el paciente se logra adaptar.
-Finalmente cabe destacar que el paciente exitosamente destetado del ventilador es un paciente muy delicado y que se puede descompensar rápidamente, por lo que requiere del mismo cuidado intensivo que durante la ventilación, tanto de clínicos como de enfermeras o asistentes.

Bibliografía.

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Tuesday, November 17, 2009

Bienvenida

Hola, mi nombre es Joaquín Araos Bralic, médico veterinario titulado de la Universidad Mayor, Santiago de Chile.

Actualmente realizo una residencia en anestesiología veterinaria en la Universidad de Pennsylvania.

He enfocado mi carrera hacia la especialidad de anestesiología, área que comparte muchos aspectos con otras especialidades mas básicas, tales como la farmacología, fisiología y fisiopatología, pero también con otras mas clínicas como la de emergencias y cuidados intensivos, medicina interna, entre otras.

La idea de este blog es aportar de forma sencilla pero interesante a la literatura online por medio de artículos o revisiones de temas relacionados con lo mencionado anteriormente. De esta forma, tanto estudiantes como profesionales podrán leer articulos en español que por lo general, mezclaran en parte reportes de casos clínicos, literatura científica, y datos aportados en la práctica diaria, incluyendo la bibliografía pertinente.

Espero resulte un aporte interesante, la página esta abierta a todo tipo de comentarios y sugerencias.
NATREMIA

Introducción

El 60% del peso corporal total corresponde a agua. De éste porcentaje total, 2/3 se encuentran el espacio conocido como intracelular (Líquido Intracelular o LIC), mientras que el tercio restante se ubica en el extracelular (LEC). El LEC a su vez se divide en intersticial (3/4 del LEC) e
intravascular (plasmático, 1/4 del LEC).

Mediante un proceso dinámico, ambos espacios están finamente regulados.

Los principales solutos que se encuentran en el extracelular son el sodio (Na+), cloro (Cl-) y bicarbonato (HCO3-). Los principales solutos intracelulares incluyen al potasio (K+), fósfato (PO4) y proteinas.

Regulación del Na+ y el volumen corporal

Es importante destacar la diferencia entre volemia y agua libre. La primera está determinada por el sodio corporal total, el cual a su vez es regulado a nivel renal por medio de la hormona aldosterona. El agua libre determina la concentración de sodio en la sangre, es decir, la natremia, este proceso es regulado por la hormona antidiurética (ADH), que también actúa a nivel renal.

Balance de Na+

Por medio de la bomba dependiente de energía, Na+/K+/ATPasa, el 90% de este electrolito permanece en el LEC. Disturbios son manifestados como cambios en el volumen efectivo (aumentado o disminuido) afectando al flujo glomerular renal. Sin embargo, la regulación del Na+ se realiza principalmente a nivel tubular:
-2/3 del sodio filtrado a nivel glomerular se reabsorben en el t
úbulo proximal
-25% en la porción gruesa del asa de Henle ascendente por medio de canales Na+/K+/Cl-
-5% en el túbulo contorneado distal, es aquí donde la hormona aldosterona ejerce principalmente su función.

Balance Hídrico

La osmolalidad plasmática normal en pequeños animales, a diferencia de los humanos (cercana a los 280 mOsm/kg) oscila entre los 290 y los 310 mOsm/kg.

La ingesta de agua se gatilla principalmente por el mecanismo de la sed, el cual es estimulado por osmoreceptores ubicados en el hipotálamo vía osmolitos activos (entiéndase por osmolito activo todo aquel con la capacidad de arrastrar agua de un espacio a otro, p.ej. desde el LIC al LEC).

El balance de agua puede ser modificado por la hormona ADH, la que actúa a nivel de túbulo colector.

Osmolaridad y natremia

La natremia representa la osmolaridad corporal, y se calcula teóricamente mediante la siguiente fórmula:
2 [Na+] + Glicemia/18 + Urea/2.8

Sin embargo, dado que la urea se considera un osmolito inefectivo, debido a que atravieza fácilmente la membrana celular, no suele considerarse en el cálculo real de la osmolaridad. Un animal sano por lo general tendrá un valor de glicemia entre 80-100 mg/dL (dependiendo del status metabólico), y si se la divide por el denominador 18, su valor es muy pequeño y finalmente tampoco aporta de forma considerable al valor de osmolalidad, de esta forma quien aporta mayormente a la osmolalidad plasmática es el Na+.

Hormona Antidiurética (ADH)

La ADH es sintetizada en las neuronas hipotalámicas y almacenada en la neurohipófisis (pituitaria posterior).

Es regulada por estímulos osmóticos y de volumen:

-La acción biológica de la ADH es conservar el agua corporal y regular la tonicidad de los fluidos del cuerpo.

Un paciente deprivado de agua tendrá una osmolalidad plasmática aumentada, fenómeno que activará los osmoreceptores hipotalámicos para que secreten ADH.

La ADH, una vez liberada, viajrá hasta el riñón, y estimulará los receptores V2 de la célula tubular, lo que generará una cascada de cambios intracelulares que llevarán a la expresión de acuaporinas en la membrana luminal de la célula tubular, aumentando la permeabilidad de la célula por el agua en el tubo colector.


El aumento de permeabilidad al agua en la membrana permite la difusión de agua libre de solutos, por lo que se genera una dilución de la osmolalidad plasmática y una consecuente concentración urinaria (Figura 1).



El principal estímulo para la secreción de ADH es un aumento en la osmolalidad plasmática debido a un aumento de los solutos u osmolitos efectivos, es decir, aquellos que no atraviezan rápida o libremente las membranas celulares, como es el caso del Na+. Contrariamente, aquellos solutos que entren a la célula rápidamente, tales como la urea, no cambian el equilibrio osmótico y por tanto no generan estímulo para liberar ADH.

La secreción de ADH es tan sensible a cambios en la osmolalidad plasmática, que basta un cambio entre un 1 y 2% en esta para que se gatille la liberación de ADH (Figura 2).


Sin embargo, si bien los cambios en la osmolalidad plasmática son el principal factor liberador de ADH, el volumen sanguíneo, gasto cardíaco o presión arterial sanguínea son también factores que influyen en la secreción de esta hormona. A diferencia de lo descrito para la osmolalidad, se necesita un cambio mayor a un 10% en el volumen plasmático para generar un cambio en la secreción de ADH, sin embargo, una vez alcanzado este cambio, el estímulo generado por la modificación en la volemia será más potente que el generado por cambios en la osmolalidad (Figura 3).



Función de la Aldosterona

La principal función de la aldosterona es mantener el LEC mediante la conservación de Na+ corporal.

La aldosterona es secretada principalmente en respuesta a señales enviadas por el riñón cuando éste sensa una disminución del volumen circulante. Cuando el Na+ corporal está depletado, la caída del LEC y el volumen plasmático generan una disminución en el flujo y presión sanguínea en la arteria renal.

La aldosterona estimula la reabsorción activa de sodio desde la orina tubular hacia los capilares cercanos al túbulo distal. Junto con el paso de sodio hay una reabsorción pasiva de agua la cual mantiene el sodio en concentraciones a niveles constantes. Es por esto que la expansión de volumen ocurre en una forma virtualmente isotónica.

Equilibrio del Na+

Los solutos intracelulares normalmente se mantienen constantes, pero bajo ciertas condiciones (hiper o hiponatremias crónicas), las neuronas pueden variar su concentración intracelular de solutos para de esta forma poder responder frente a grandes movimientos de agua.

Las neuronas pueden adaptarse a la hipo-hipernatremia mediante 2 mecanismos principales:

1.-Movimiento transcelular de Na+ y k+ (adaptación rápida)
2.-Síntesis y movimiento de solutos efectivos como inositol y glutamina (adaptación lenta)

Una vez que la neurona se ha adaptado al medio adverso (tanto hipo como hipernatrémico), la reposición o depleción rápida de sodio plasmático puede conducir a graves daños en la célula nerviosa. De esta forma, una neurona que se haya adaptado cronicamente a un medio hipertónico tendrá una osmolalidad aumentada. Si se reduce de forma abrupta la natremia plasmática, la neurona representará un medio hipertónico con respecto al plasma, por lo que habrá un paso rápido de agua al intracelular, lo que puede conducir a edema cerebral. Por el contrario, una neurona crónicamente adaptada a un medio hipotónico o hiponatrémico, reducirá su osmolalidad intracelular de forma compensatoria, por lo que si se aumenta de forma brusca la natremia plasmática, la osmolalidad intraneuronal será menor, lo que puede llevar a deshidratación neuronal, generando un cuadro conocido como síndrome de desmielinización osmótica (Figura 4 y 5).

Solutos inefectivos como la urea, metanol o etanol atraviezan fácilmente las membranas celulares por lo tanto no se consideran importantes dentro de los cambios de la tonicidad neuronal.

Hiponatremia: Signos y síntomas

Los principales signos clínicos observados en pacientes hiponatrémicos severos son de tipo neurológico, tales como letargia, ataxia, agitación, convulsiones o coma.

Para abordar clínicamente al paciente hiponatrémico, es muy importante considerar el estatus volémico de este, para de esta forma categorizarlo dentro de 3 grandes grupos:

-Hiponatremia con hipovolemia
-Hiponatremia con normovolemia
-Hiponatremia con hipervolemia

Hiponatremia con Hipovolemia

Algunas causas que pueden llevar al desarrollo de hiponatremia hipovolémica incluyen pérdidas gastrointestinales, falla renal, pérdidas a terceros espacios, quemaduras extensas, todas las cuales llevan finalmente a la pérdida de fluidos y activación de la hormona ADH, la cual genera una hiponatremia por dilución, frente a un paciente hipovolémico. Es importante destacar que estos pacientes normalmente estarán tomando agua o recibiendo fluidos, de lo contrario lo que podría observarse potencialmente sería una hipernatremia con hipovolemia.

Hiponatremia con Normovolemia

Causas que pueden conducir al desarrollo de hiponatremia normovolémica incluyen polidipsia psicogénica, secreción inadecuada de ADH (SIADH), enfermedad de Addison (sin pérdidas gastrointestinales importantes, o posible hiponatremia hipovolémica) e hipotiroidismo.

Hiponatremia con Hipervolemia

Causada principalmente por una ganancia de Na+ (excedida por una ganancia secundaria de agua).
Este desbalance se puede manifestar en pacientes con falla cardíaca, cirrosis hepática, síndrome nefrótico e insuficiencia renal crónica.

Manejo de la Hiponatremia

Siempre es importante pensar en la causa.

Se deberá tratar la hiponatremia sólo en aquellos casos severos (valores menores a 120 mMol/L o con sintomatología neurológica).

Si se decide corregir la natremia, se debe tener en cuenta:

-Nunca corregir de forma brusca (máximo 12 mEq/día, recomendado 8), e ir midiendo repetidamente el Na+
-El objetivo inicial es aumentar el sodio sobre los 125 mMol/L o revertir los síntomas, no alcanzar el valor normal descrito para la especie.

Manejo (Figura 6):

-Hiponatremia con hipovolemia:
Hidratación, normalmente basta con administrar fluidos isotónicos, como solución salina o ringer lactato.

-Hiponatremia con normovolemia:
Tratar la causa que está generando la secreción inadecuada. Si no es corregible, restringir el volumen del paciente.

-Hiponatremia con hipervolemia:
Tratar la causa (normalmente requerirá restricción de sodio debido a la enfermedad de base, sin embargo esto no hará que la hiponatremia empeore).



Abordaje Clínico de la Hipernatremia

Signos y síntomas:

-Letargia
-Debilidad
-Ataxia
-Fasciculaciones musculares
-Hiperreflexia
-Convulsiones
-Coma

Causas de Hipernatremia

-Pérdida de agua no repuesta (la cual requiere una alteración de la sed o acceso al agua)
-Pérdidas gastrointestinales (sin reposición de fluidos)
-Diabetes insípida central o nefrogénica
-Diuresis osmótica
-Lesiones hipotalámicas que perjudiquen el mecanismo de la sed o la función de los osmorreceptores
-Shock por calor
-Ejercicio severo o convulsiones
-Ingesta exagerada de sodio o administración de soluciones con sodio hipertónicas (iatrogenia)

Tratamiento de la Hipernatremia

Una fórmula práctica para calcular la correción de la hipernatremia está basada en el cálculo del déficit de agua:

Déficit de agua = 0.6 x Peso Corporal x [1-(Natremia Deseada/Natremia real)]

La mayoría de las veces, el clínico repondrá el déficit aumentando la ingesta de agua del paciente, o administrando fluidoterapia, dependiendo de la severidad de la hipernatremia, y siempre revisando de forma periódica la progresión de la alteración.

La misma precaución con respecto a la corrección apresurada de la natremia se aplica para la hipernatremia: corregir de forma lenta y controlada.

Bibliografía

-Adrogue H., Madias N., Hyponatremia, NEJM, Vol 342, 21, 2009
-Guyton & Hall, Medical Physiology, 11th edition, Elsevier, 2006, 373-381
-Nelson R., Couto G., Medicina Interna de Pequeños Animales, Editorial Intermédica, 871-873
-UpToDate, 17.1 version