Resumen rápido: Los trastornos del equilibrio ácido-base se clasifican en cuatro categorías primarias (acidosis metabólica, alcalosis metabólica, acidosis respiratoria y alcalosis respiratoria), cada una con compensaciones fisiológicas predecibles cuya magnitud permite detectar trastornos mixtos cuando los valores observados se desvían de los valores esperados.
Concepto base: Un trastorno ácido-base primario es cualquier proceso que desplaza el pH arterial fuera del rango normal de 7.35 a 7.45; la compensación fisiológica tiende a devolver el pH hacia ese rango, pero rara vez lo normaliza por completo.
Cadena clave:
Puntos que suelen preguntarse:
El pH arterial sistémico se mantiene entre 7.35 y 7.45 gracias a la integración de tres mecanismos: tampones químicos extracelulares e intracelulares, regulación respiratoria del dióxido de carbono y regulación renal del bicarbonato. La relación entre estos elementos se describe mediante la ecuación de Henderson-Hasselbalch; al considerar la solubilidad del CO2 (CO2 disuelto en mmol/L = 0.03 × PaCO2 en mmHg) con un pK' de 6.1, el pH depende del cociente [HCO3-] / (0.03 × PaCO2).
En condiciones normales, la PaCO2 se mantiene alrededor de 40 mmHg y la concentración plasmática de bicarbonato en aproximadamente 25 mmol/L. La PaCO2 está regulada principalmente por el sistema nervioso central y el aparato respiratorio; la hipoventilación genera hipercapnia y la hiperventilación genera hipocapnia, independientemente de la tasa de producción de CO2. El riñón, por su parte, regula la concentración plasmática de bicarbonato ajustando la reabsorción tubular y la excreción neta de ácido.
Cualquier desviación primaria en uno de estos parámetros desencadena una respuesta compensatoria en el otro: los trastornos metabólicos evocan compensación respiratoria, y los trastornos respiratorios, compensación metabólica renal. La magnitud de esa compensación es predecible, y su cuantificación es la clave para reconocer si el trastorno es simple o mixto.
El pulmón regula la PaCO2 en el orden de minutos a horas, mientras que el riñón ajusta el bicarbonato en días. Esto explica por qué las compensaciones metabólicas de los trastornos respiratorios son más lentas y más completas que las compensaciones respiratorias de los trastornos metabólicos.
Los trastornos primarios y sus compensaciones se mueven siempre en la misma dirección: si el bicarbonato cae (acidosis metabólica), la PaCO2 también cae como compensación; si la PaCO2 sube (acidosis respiratoria), el bicarbonato sube como compensación. Esta regla tiene valor diagnóstico: cuando la PaCO2 y el [HCO3-] se mueven en sentidos opuestos, hay al menos dos trastornos primarios independientes.
Los trastornos ácido-base se organizan según el componente primariamente afectado (metabólico o respiratorio) y la dirección del cambio de pH. La tabla siguiente recoge los valores esperados y las fórmulas de compensación verificadas:
| Trastorno | pH | HCO3- | PaCO2 | Compensación esperada |
|---|---|---|---|---|
| Acidosis metabólica | ↓ | ↓ | ↓ | PaCO2 = (1.5 × [HCO3-]) + 8 ± 2 (ecuación de Winter) |
| Alcalosis metabólica | ↑ | ↑ | ↑ | PaCO2 ↑ 0.75 mmHg por cada mmol/L ↑ en [HCO3-] |
| Acidosis respiratoria aguda | ↓ | ↑ leve | ↑ | [HCO3-] ↑ 0.1 mmol/L por cada mmHg ↑ en PaCO2 |
| Acidosis respiratoria crónica | ↓ | ↑↑ | ↑ | [HCO3-] ↑ 0.4 mmol/L por cada mmHg ↑ en PaCO2 |
| Alcalosis respiratoria aguda | ↑ | ↓ leve | ↓ | [HCO3-] ↓ 0.2 mmol/L por cada mmHg ↓ en PaCO2 |
| Alcalosis respiratoria crónica | ↑ o normal | ↓ | ↓ | [HCO3-] ↓ 0.4 mmol/L por cada mmHg ↓ en PaCO2 |
La alcalosis respiratoria crónica es la única excepción a la regla general: cuando es prolongada, la compensación puede devolver el pH al valor normal.
Los trastornos mixtos se definen como dos trastornos primarios que coexisten de forma independiente, no como la compensación esperada de uno solo. Son frecuentes en pacientes críticamente enfermos y pueden producir desviaciones extremas del pH. Su reconocimiento exige comparar la compensación observada con la predicha por las fórmulas y, en acidosis con brecha aniónica alta, analizar la relación entre el incremento de la brecha y el descenso del bicarbonato (valores Δ).
La acidosis metabólica resulta de tres mecanismos: producción endógena excesiva de ácidos, pérdida de bicarbonato o excreción renal insuficiente de ácido. La caída del pH estimula los quimiorreceptores medulares y genera hiperventilación compensadora que reduce la PaCO2, tal como predice la ecuación de Winter.
El impacto sistémico es amplio. La función contráctil miocárdica intrínseca puede estar deprimida, aunque el inotropismo puede mantenerse por liberación de catecolaminas. Coexisten vasodilatación arterial periférica y venoconstricción central, lo que predispone a edema pulmonar incluso con sobrecarga de volumen moderada. La función del sistema nervioso central se deteriora con cefalea, letargia, estupor y coma en los casos graves.
La acidosis metabólica se subdivide en dos categorías según la brecha aniónica (BA):
BA = Na+ - (Cl- + HCO3-)
El valor normal es aproximadamente 10 mmol/L (rango 6-12 mmol/L). Cuando hay hipoalbuminemia, el valor reportado por el laboratorio debe corregirse sumando 2.5 mmol/L por cada g/dL que la albúmina se encuentre por debajo de 4.5 g/dL; sin esta corrección, una BA alta puede pasar inadvertida en pacientes con síndrome nefrótico, hepatopatía o desnutrición.
La acumulación de aniones no medidos (ácidos orgánicos, aniones inorgánicos) eleva la BA. Las causas principales son:
| Causa | Mecanismo central |
|---|---|
| Acidosis láctica tipo A | Hipoperfusión tisular: choque, Insuficiencia cardíaca grave, anemia severa, inhibidores mitocondriales (cianuro, monóxido de carbono) |
| Acidosis láctica tipo B | Metformina, alcoholismo, neoplasias, insuficiencia hepática, déficit de tiamina, infecciones graves, convulsiones |
| Cetoacidosis diabética (CAD) | Déficit de Insulina → oxidación de ácidos grasos → acumulación de acetoacetato y β-hidroxibutirato |
| Cetoacidosis alcohólica (CAA) | Ayuno prolongado + etanol → cetosis con β-hidroxibutirato predominante |
| Insuficiencia renal avanzada | Retención de fosfatos, sulfatos y aniones orgánicos urémicos |
| Etilenglicol | Metabolismo por alcohol deshidrogenasa a glicolato, oxalato y otros ácidos orgánicos; daño tubular renal por cristales de oxalato |
| Metanol | Metabolismo a formaldehído y ácido fórmico; daño al nervio óptico y sistema nervioso central |
| Salicilatos | Producción de lactato + ácido salicílico; habitualmente coexiste alcalosis respiratoria por estimulación directa del quimiorreceptor medular |
| Propilenglicol | Vehículo de fármacos IV (diazepam, lorazepam, fenitoína); acumulación en infusiones prolongadas en UCI |
| Ácido piroglutámico (5-oxoprolina) | Acetaminofén en pacientes desnutridos o críticos con depleción de glutatión |
En la CAD euglucémica, el uso de inhibidores del cotransportador sodio-glucosa tipo 2 (SGLT2) provoca glucosuria, diuresis osmótica y depleción de volumen, con acumulación de cetoácidos en ausencia de hiperglucemia marcada. La prueba de nitroprusiato en orina detecta acetoacetato pero no β-hidroxibutirato, por lo que puede subestimar la magnitud de la cetosis; en CAA, el β-hidroxibutirato predomina inicialmente y la prueba puede positivizarse al restaurar la circulación, cuando el β-hidroxibutirato se convierte en acetoacetato.
En intoxicaciones por alcoholes tóxicos, la brecha osmolar ayuda al diagnóstico: osmolalidad medida - osmolalidad calculada (2[Na+] + glucosa/18 + BUN/2.8) > 10-15 mOsm/kg H2O indica la presencia de osmolitos adicionales. La brecha osmolar suele preceder a la elevación de la BA en la intoxicación aguda, porque el compuesto original contribuye al gap osmolar mientras que sus metabolitos ácidos contribuyen a la BA. El etilenglicol y el metanol elevan tanto la brecha osmolar como la BA; el isopropanol eleva la brecha osmolar pero no genera acidosis con BA alta porque su metabolito, la acetona, se excreta rápidamente.
La herramienta Δ/Δ permite detectar trastornos mixtos en acidosis con BA alta: ΔBA (BA del paciente - 10) debería corresponderse aproximadamente con ΔHCO3- (25 - HCO3- del paciente). Si ΔBA excede claramente a ΔHCO3-, hay una alcalosis metabólica superpuesta. Si ΔHCO3- excede a ΔBA, coexiste una acidosis sin brecha.
El bicarbonato se pierde por vía gastrointestinal o renal, y el cloro se retiene para mantener la electroneutralidad. Las causas más frecuentes incluyen diarrea (el contenido fecal tiene una concentración de HCO3- mayor que el plasma), fístulas de intestino delgado o pancreáticas, y las acidosis tubulares renales (ATR).
La brecha aniónica urinaria (BAU) ayuda a diferenciar el origen: BAU = [Na+ + K+]u - [Cl-]u. Una BAU negativa (cloro urinario elevado) sugiere excreción apropiada de NH4+ y origen extrarrenal. Una BAU positiva indica excreción reducida de NH4+ y apunta a origen tubular renal.
Las ATR se clasifican por el potasio sérico acompañante:
| Tipo | Potasio | pH urinario | Mecanismo | Asociaciones clínicas |
|---|---|---|---|---|
| Tipo 1 (distal) | Hipocalemia | Inapropiadamente alto (>5.5) incluso con acidemia | Defecto en la secreción de H+ en el túbulo colector | Nefrolitiasis, nefrocalcinosis, enfermedad ósea |
| Tipo 2 (proximal) | Hipocalemia | < 5.5 con acidemia; > 5.5 con álcali exógeno | Defecto en la reabsorción de HCO3- proximal | Síndrome de Fanconi (glucosuria, aminoaciduria, fosfaturia); acetazolamida, topiramato |
| Tipo 4 | Hipercalemia | Variable | Hipoaldosteronismo hiporreninémico o resistencia tubular a la aldosterona | Diabetes mellitus, nefropatía tubulointersticial, Enfermedad renal crónica estadios 3-4 |
Fármacos que pueden precipitar o agravar la ATR tipo 4: inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina, ARA-II, antiinflamatorios no esteroideos, trimetoprima, diuréticos ahorradores de potasio (amiloride, triamtereno, espironolactona, eplerenona) e inhibidores de calcineurina.
La Enfermedad renal crónica de estadio moderado (3B) genera inicialmente una acidosis hiperclorémica; al avanzar a estadios 4-5, predomina la acidosis con BA alta por retención de aniones urémicos. La acidosis crónica sostenida en la enfermedad renal contribuye al catabolismo muscular, a la pérdida ósea (el esqueleto cede carbonato de calcio para tamponar el ácido retenido) y se ha asociado a progresión acelerada del daño renal.
La alcalosis metabólica se establece por pH arterial elevado, aumento del [HCO3-] y aumento de la PaCO2 como respuesta compensatoria (hipoventilación alveolar). Se acompaña frecuentemente de hipocloremia e hipocalemia.
La fisiopatología tiene dos fases. La generación eleva el bicarbonato por pérdida de ácido (vómitos, aspiración gástrica), administración de álcali exógeno o retención de bicarbonato tras resolución de acidosis orgánica. El mantenimiento es la incapacidad del riñón de excretar el exceso de bicarbonato, y requiere condiciones que promuevan la retención de HCO3-: contracción del volumen extracelular, deficiencia de cloro, hipocalemia y/o hiperaldosteronismo.
Alcalosis sensible a la solución salina (Cl- urinario < 20 mEq/L): se mantiene por contracción de volumen e hipocloremia. Las causas incluyen vómitos, aspiración nasogástrica, uso de diuréticos tiazídicos y de asa, estado poshipercápnico y alcalosis de rebote tras tratamiento de acidosis láctica o cetoacidosis (el metabolismo del lactato y los cetoácidos genera bicarbonato equivalente; si se ha administrado álcali exógeno, el rebote puede ser marcado).
Alcalosis resistente a la solución salina (Cl- urinario > 20 mEq/L): se mantiene por exceso de mineralocorticoides. La Aldosterona activa el Canal epitelial de sodio (ENaC) en el túbulo colector, lo que aumenta la secreción de H+ y K+ e incrementa la reabsorción de HCO3-. Las causas incluyen hiperaldosteronismo primario (adenoma, hiperplasia, carcinoma), estenosis de arteria renal, síndrome de Cushing y el síndrome de Liddle (mutación de ganancia de función en los genes que regulan ENaC, con hipertensión, hipocalemia y alcalosis en ausencia de hiperaldosteronismo).
La hipocalemia crónica puede por sí sola iniciar alcalosis metabólica al estimular la amoniagénesis y la actividad de la H+/K+-ATPasa en el túbulo colector, que aumenta la absorción de K+ a expensas de la secreción de H+.
Los síndromes de Bartter y Gitelman se deben a mutaciones en transportadores de la rama ascendente gruesa del asa de Henle y el túbulo distal, respectivamente; causan alcalosis hipocalémica en pacientes normotensos con elevado renin y aldosterona secundarios. El síndrome de Gitelman se distingue por hipocalciuria.
Las manifestaciones de la alcalosis metabólica son similares a las de la hipocalcemia: confusión mental, parestesias, calambres musculares, tetania, predisposición a convulsiones y agravación de arritmias. Los trastornos electrolíticos acompañantes incluyen hipocalemia e hipofosfatemia.
La acidosis respiratoria resulta de hipoventilación alveolar con retención de CO2 (hipercapnia). En la fase aguda, los tampones celulares elevan el [HCO3-] aproximadamente 0.1 mmol/L por cada mmHg de aumento de la PaCO2. En la fase crónica (más de 24 horas), la adaptación renal aumenta el [HCO3-] en 0.4 mmol/L por cada mmHg adicional de PaCO2, aunque sin superar habitualmente 38 mmol/L.
Las causas se agrupan por nivel anatómico:
| Nivel | Causas representativas |
|---|---|
| Sistema nervioso central | Fármacos depresores (opioides, sedantes, anestésicos generales), traumatismo craneoencefálico, tumor, accidente cerebrovascular, síndromes de hipoventilación (obesidad, alveolar primario) |
| Vía aérea | Obstrucción, broncoespasmo grave (Asma severa, anafilaxia) |
| Parénquima pulmonar | EPOC avanzada, Síndrome de dificultad respiratoria aguda, neumopatías restrictivas avanzadas |
| Neuromuscular | Miastenia gravis, distrofias musculares, cifoescoliosis, poliomielitis |
| Ventilación mecánica | Ajuste inadecuado de parámetros; hipercapnia permisiva deliberada en síndrome de dificultad respiratoria |
La hipercapnia aguda produce ansiedad, disnea, confusión, psicosis y puede progresar a coma. La hipercapnia crónica se manifiesta con somnolencia diurna, trastornos de memoria, cambios de personalidad, temblor y asterixis; pueden aparecer signos que simulan hipertensión intracraneal (papiledema, alteraciones de reflejos).
En pacientes con EPOC crónica que retienen CO2, el estímulo ventilatorio puede depender en parte de la hipoxemia; la administración de oxígeno sin titulación puede suprimir ese estímulo y agravar la hipercapnia.
La alcalosis respiratoria resulta de hiperventilación alveolar que excede la producción metabólica de CO2, con caída de la PaCO2 e incremento del pH. La compensación renal, que requiere varios días para completarse, reduce la reabsorción de bicarbonato y la excreción ácida. En la alcalosis respiratoria crónica puede llegar a normalizarse el pH, lo que la convierte en la única excepción a la regla de que la compensación no alcanza el valor normal.
Las causas incluyen estimulación del sistema nervioso central (dolor, ansiedad, fiebre, meningitis, encefalitis, tumor), hipoxemia o hipoxia tisular (Embolia pulmonar, neumonía, aclimatación a la altitud), fármacos (salicilatos por estimulación directa del quimiorreceptor medular; progesterona, que causa alcalosis respiratoria fisiológica en el embarazo), insuficiencia hepática (cuya severidad correlaciona con el grado de alcalosis), sepsis por gramnegativos (puede ser el hallazgo inicial antes de la fiebre o la hipotensión) y ventilación mecánica con hiperventilación.
La hipocapnia aguda reduce el flujo sanguíneo cerebral y puede causar mareo, confusión y convulsiones incluso sin hipoxemia. Reduce el calcio ionizado al aumentar la fracción unida a proteínas, con parestesias, espasmos y tetania. En la alcalosis respiratoria crónica, la reducción del [HCO3-] compensa la caída de la PaCO2 y es inusual observar un [HCO3-] inferior a 12 mmol/L por alcalosis respiratoria pura.
El diagnóstico preciso de un trastorno ácido-base sigue un abordaje sistemático:
Valores de pH, PaCO2 o [HCO3-] dentro del rango normal no excluyen un trastorno mixto: un paciente con alcalosis metabólica por vómitos que desarrolla cetoacidosis alcohólica puede tener una gasometría con valores normales y una BA de 30 mmol/L, donde el ΔBA es 20 mmol/L pero el ΔHCO3- es 0.
La acidemia grave (pH < 7.00) puede generar depresión miocárdica significativa, vasodilatación periférica severa, deterioro del estado de consciencia y, en intoxicaciones no tratadas, daño orgánico irreversible. La intoxicación por etilenglicol sin tratamiento lleva a insuficiencia renal aguda por obstrucción tubular con cristales de oxalato, así como daño al sistema nervioso central y al miocardio; la intoxicación por metanol produce ceguera irreversible y daño cerebral por ácido fórmico.
La cetoacidosis diabética no tratada conlleva depleción severa de volumen, hipocalemia al restaurar la diuresis con insulina, e hipernatremia por pérdidas insensibles. El bicarbonato en dosis elevadas en CAD grave puede precipitar edema cerebral.
La acidosis metabólica crónica de la Enfermedad renal crónica contribuye a pérdida ósea progresiva, catabolismo muscular y se ha asociado a progresión acelerada del daño renal. La alcalosis metabólica severa predispone a arritmias cardíacas (agravadas por la hipocalemia concomitante), convulsiones y, en pacientes con EPOC, puede precipitar hipoventilación al suprimir el estímulo ventilatorio. En la alcalosis respiratoria grave, la reducción del flujo cerebral y la hipocalcemia ionizada pueden causar síncope, convulsiones o tetania.
El principio rector en todos los trastornos es tratar la causa subyacente antes que el valor numérico del pH. En la acidosis láctica, el objetivo primordial es restaurar la perfusión tisular; los vasoconstrictores deben emplearse con cautela porque pueden agravar la hipoperfusión. En la cetoacidosis alcohólica, la reposición de volumen con solución salina isotónica con glucosa es el pilar inicial; debe monitorizarse y corregirse la hipofosfatemia (que puede emerger 12-24 horas después del ingreso y agravarse con la infusión de glucosa), la hipocalemia y la hipomagnesemia.
En la intoxicación por etilenglicol o metanol, el tratamiento no debe retrasarse mientras se esperan los niveles séricos. La hemodiálisis está indicada cuando el pH < 7.3, hay BA alta persistente, la brecha osmolar supera 20 mOsm/kg H2O, o hay evidencia de daño orgánico (manifestaciones neurológicas, insuficiencia renal aguda). En el isopropanol, el tratamiento es de soporte (fluidos IV, vasopresores, ventilación mecánica); la hemodiálisis se reserva para niveles > 400 mg/dL o inestabilidad hemodinámica.
En la alcalosis metabólica sensible a la solución salina, la corrección del déficit de volumen con solución salina isotónica y la reposición de potasio con KCl restauran la capacidad renal de excretar el exceso de bicarbonato.
En la acidosis respiratoria aguda grave, puede requerirse intubación traqueal y ventilación mecánica asistida. En los pacientes con EPOC y retención crónica de CO2, el oxígeno debe titularse para evitar suprimir el estímulo ventilatorio. La corrección rápida de la hipercapnia crónica debe evitarse, ya que la PaCO2 decreciente puede precipitar las mismas complicaciones de la alcalosis respiratoria aguda (arritmias, reducción de la perfusión cerebral, convulsiones); debe reducirse gradualmente hasta los valores basales del paciente, aportando Cl- y K+ suficientes para favorecer la excreción renal del exceso de bicarbonato.
En la alcalosis respiratoria por síndrome de hiperventilación, la reinspiración en bolsa de papel durante los episodios y la atención al estrés psicológico subyacente son las intervenciones principales.
Acidosis metabólica:
Alcalosis metabólica:
Acidosis respiratoria: el tratamiento farmacológico es limitado. El NaHCO3 puede administrarse en la hipercapnia permisiva de la ventilación mecánica para mantener el pH en aproximadamente 7.20, sin corregirlo a valores normales. En EPOC con exacerbación hipercápnica, la ventilación no invasiva reduce la necesidad de intubación.
Alcalosis respiratoria: los Betabloqueadores pueden atenuar las manifestaciones periféricas del estado hiperadrenérgico en el síndrome de hiperventilación; no se recomiendan antidepresivos ni sedantes.
Ecuación de Winter: PaCO2 esperada = (1.5 × [HCO3-]) + 8 ± 2. Si la PaCO2 observada cae por debajo del límite inferior predicho, hay alcalosis respiratoria superpuesta; si supera el límite superior, hay acidosis respiratoria superpuesta.
La BA siempre debe corregirse para albúmina: añadir 2.5 mmol/L por cada g/dL que la albúmina esté por debajo de 4.5 g/dL. Una BA "normal" de 10 en un paciente con albúmina de 2.5 g/dL equivale, tras corrección, a una BA de 15: BA alta enmascarada.
La brecha osmolar precede a la brecha aniónica en intoxicaciones agudas: en etilenglicol o metanol reciente, el compuesto original (osmolito) contribuye a la brecha osmolar antes de que sus metabolitos ácidos eleven la BA. No esperar BA alta para sospechar intoxicación.
La prueba de nitroprusiato subestima la cetosis en dos escenarios clave: cetoacidosis alcohólica (β-hidroxibutirato predomina inicialmente y no es detectado) y con la mejoría de la CAD (la conversión de β-hidroxibutirato a acetoacetato puede positivizar la prueba cuando la acidosis ya mejora).
El cloro urinario es el pivote diagnóstico de la alcalosis metabólica: Cl- < 20 mEq/L señala contracción de volumen e hipocloremia (sensible a solución salina); Cl- > 20 mEq/L apunta a exceso de mineralocorticoides o uso activo de diuréticos (resistente a solución salina).
La alcalosis respiratoria crónica es el único trastorno ácido-base simple en que la compensación puede normalizar el pH: en todos los demás trastornos, la compensación devuelve el pH hacia el rango normal pero no lo alcanza.
Valores normales de gasometría no excluyen un trastorno mixto: un alcohólico con alcalosis metabólica por vómitos que desarrolla cetoacidosis puede tener pH, PaCO2 y [HCO3-] normales con una BA de 30 mmol/L.
El NaHCO3 en acidosis láctica puede empeorar la situación: estimula la fosfofructocinasa y puede aumentar la producción de lactato; genera sobrecarga de volumen que es mal tolerada en la venoconstricción central característica de la acidosis. La meta no es normalizar el pH: solo elevar el pH a no más de 7.20 en acidemia grave (pH < 7.00).