APLICACIÓN DE LA GASOMETRÍA EN EL LABORATORIO CLÍNICO SERGIO LÓPEZ DIÉGUEZ, FIR 3

ÍNDICE Introducción. Preanalítica. Equilibrio A/B. Oximetría. Fisiopatologia A/B. Oximetría. Fisiopatología O2. Electrolitos.

INTRODUCCIÓN, HISTORIA La gasometría es la medición de los gases disueltos en una muestra de sangre, por medio de un gasómetro. Henderson, en 1909, postuló la conexión entre los parámetros acido-base mediante la siguiente fórmula: [H+] = Ka · ( [ácido] / [base conj] ) En 1916, Hasselbach, modificó la ecuación para poder despejar el pH, aplicando la base logarítmica. pH = pKa + log ( [base conj] / [ácido] ) En 1925, Kerridge, determinó el pH sanguíneo empleando un electrodo de vidrio. En 1952, Stow, consiguió medir la pCO2 de la sangre mediante un electrodo selectivo, cuya modificación por Severinghaus es la que se sigue utilizando a día de hoy. En 1956, Clark, hizo lo mismo para con el oxígeno.

PREANALÍTICA Tanto la toma de la muestra como su posterior manipulación y transporte adquieren una gran importancia en la calidad del resultado analítico. Es muy importante conocer que el uso de alcohol como antiséptico va acompañado de un riesgo de hemólisis si no se elimina antes de realizar la punción. Tipos de muestra: Gasometría arterial. Se podrá extraer la muestra desde la arteria braquial, radial o femoral. También desde un catéter.

PREANALÍTICA Tipos de muestra: Gasometría capilar. Lóbulo de la oreja o pulpejo del pulgar del pie. El talón sólo se recomienda en bebés. Se deberá favorecer el aumento de la circulación sanguínea antes de la punción. La sangre se recogerá en un capilar, evitando la exposición con el aire. Gasometría venosa. No es válida para la valoración del análisis de gases, pues el intercambio de oxígeno con los diferentes tejidos puede ser muy variable. Se utiliza para hemoglobina y electrolitos.

PREANALÍTICA Como anticoagulante se empleará heparina de litio, pues el citrato, EDTA y otras heparinas pueden provocar alteraciones en el pH. La temperatura del paciente influirá en el pH sanguíneo. Existen autoanalizadores que permiten introducir este valor, para relativizar el VR. Tª (ºC) pH pCO2 pO2 36 + 0,015 x 0,960 x 0,930 37 referencia 38 - 0,015 x 1,040 x 1,070 39 - 0,030 x 1,080 x 1,145 40 - 0,045 x 1,125 x 1,225

PREANALÍTICA Manipulación de la muestra. Una sola burbuja de 0,001 mL de aire dentro de la jeringa puede incrementar la pO2 en un 10%, por el intercambio gaseoso activo. Es muy importante la homogenización de las muestras. Los hematíes tienden a sedimentar, por lo que el hematocrito que calcula el gasómetro variará.

PREANALÍTICA Conservación de la muestra. Con el paso del tiempo: El pO2 disminuirá, por consumo celular. El pCO2 aumentará, por el metabolismo celular. El pH disminuirá por el metabolismo. El calcio iónico aumentará conforme disminuya el pH. A través del plástico de la jeringa va a haber un intercambio gaseoso, por lo que las muestras deben ser procesadas lo antes posible y refrigeradas. Debe comprobarse la no presencia de coágulos en la muestra, pues éstos bloquean los conductos capilares del gasómetro.

EQUILIBRIO A-B, FISIOLOGÍA Durante el metabolismo celular se produce una gran cantidad de ácidos orgánicos (láctico) e inorgánicos (carbónico). El organismo está preparado para afrontar estos ácidos, manteniendo el pH estable. Ello es importante para el correcto funcionamiento enzimático, la integridad de la membrana celular (permeabilidad) y la función plástica de las proteínas (estructuras). El pH sanguíneo acepta fluctuaciones, encargándose de amortiguarlas los diferentes sistemas tampón del que se dispone. Valores inferiores de 7,0 y superiores a 7,8 suponen un peligro para la vida. Hay dos órganos encargados de mantener el pH dentro de este rango, ayudando al sistema tamponador: los pulmones y los riñones.

EQUILIBRIO A-B, FISIOLOGÍA El principal tamponador del organismo es el ácido carbónico. Los pulmones regularían el CO2 (factor respiratorio) y los riñones el HCO3- (factor metabólico). La regulación pulmonar es más rápida (máxima a las 12h) que la renal (tarda días). pH = pKa + log ([HCO3-] / 0,03 pCO2 ) pH = 6,11 + log (24/1,2) = 7,41

EQUILIBRIO A-B, PARÁMETROS pH. VR: 7,35 - 7,45. Se establece el origen (o implicación) de la acidosis/alcalosis relacionando el pH con el CO2 (respiratorio) o con el HCO3- y ABE (metabólico). Medición del pH. Un pH-ímetro es una célula galvánica en la que el contacto de la muestra con una membrana de vidrio permeable a protones genera una diferencia de potencial respecto a una solución de referencia. Tanto el electrodo de referencia como el interno son generalmente de plata y están inmersos en una solución de KCl 0,1M. Esta diferencia de potencial generada es transmitida a un voltímetro que conecta ambos electrodos.

EQUILIBRIO A-B, PARÁMETROS pCO2. VR: 35 - 46 mmHg. Es un producto de metabolismo celular que pasa a la sangre para ser expulsado por los pulmones. La medición conjunta del pCO2 y pH permite calcular la concentración de HCO3-, aplicando la ecuación de HH. Medición. El electrodo de Stow-Severinghaus es una modificación del electrodo de vidrio del pH-ímetro. Dicho electrodo de vidrio estaría encerrado en una celda que contiene una solución tamponada de bicarbonato sódico. Está celda estaría en contacto con la muestra mediante una membrana que es permeable al CO2. La difusión del CO2 alteraría el equilibrio de la solución de bicarbonato, lo que generaría protones que entrarían al electrodo de vidrio.

EQUILIBRIO A-B, PARÁMETROS Parámetros calculados: HCO3- ac. Es la concentración de bicarbonato extrapolada de la medición de pH y pCO2 mediante la ecuación de HH. Su VR es 21 - 26 mmol/L. HCO3- st. Es la concentración de bicarbonato que habría en un plasma cuya pCO2 es de 40 mmHg, se calcula a partir de la ecuación de Van Slyke, conociendo el pH. Su VR es 23 - 27 mmHg. CO2 total, expresado como mmol/L. Su VR es 23 – 28 mmol/L. Exceso de base (ABE). Representa la diferencia (en mmol/L) de la cantidad de base buffer respecto al nivel normal en sangre así como la cantidad necesaria de ácido o base para llevar la parte metabólica a un pH de 7,4. VR: -3 - 3. ABE · 0,3 · PC (Kg).

FISIOPATOLOGÍA Las alteraciones A/B pueden ser respiratorias, metabólicas o mixtas. En los trastornos metabólicos sucede bien una depleción o retención de ácidos volátiles o bien una pérdida o ganancia de bicarbonato. En los trastornos respiratorios el CO2 será el parámetro afectado, bien por una hipo o por una hiperventilación.

FISIOPATOLOGÍA Acidosis metabólica. Ejemplo: TIPO pH pCO2 (mmHg) Disminución de bicarbonato y pH con un CO2 normal o bajo (compensación). Causas: Disfunción renal, reducción en la eliminación de hidrogeniones. Cetoacidosis diabética. Ayuno prolongado. Intoxicación alcohólica. Diarrea, pérdida de bicarbonato. Ejemplo: Cetoacidosis no compensada en diabético de 46 años. pH=7,18; pCO2 (mmHg)=39,9; HCO3- (mmol/L)=14,4; ABE (mmol/L)=-13,2; K = 8.8 mmol/L; glucosa=1280 mg/dl y lactato 1,8 mmol/L (16,3 mg/dL) TIPO pH pCO2 (mmHg) HCO3- (mmol/l) ABE (mmol/l) No compensada <7,35 Normal < 21 <-3 Compensada <35 <21

FISIOPATOLOGÍA Alcalosis metabólica. Aumento del bicarbonato y del pH con una pCO2 normal o ligeramente aumentada (compensación). Causas: Vómitos. Sonda gástrica. Abuso de laxantes. Síndrome de malaborción. Administración de bicarbonato exógeno. TIPO pH pCO2 (mmHg) HCO3- (mmol/l) ABE (mmol/l) No compensada >7,45 Normal > 26 > 3 Compensada >46 >26

FISIOPATOLOGÍA Acidosis respiratoria. Aumento de pCO2 y disminución del pH con un ABE normal. Causas: Bloqueos por cuerpos extraños en vías altas. Asma bronquial. IC. Neumonía. Enfisema pulmonar. Respiración artificial mal regulada. Traumatismo craneoencefálico o torácico. TIPO pH pCO2 (mmHg) HCO3- (mmol/l) No compensada <7,35 >46 Normal Compensada >26

FISIOPATOLOGÍA Alcalosis respiratoria. Disminución de pCO2, aumento de pH. Causas: Hiperventilación por motivos psicológicos (miedo, ansiedad…). Respiración artificial mal regulada. Fibrosis pulmonar. Permanencia en grandes alturas. TIPO pH pCO2 (mmHg) HCO3- (mmol/l) No compensada >7,45 <35 Normal Compensada <21

OXIMETRÍA La principal función del sistema respiratorio es el intercambio gaseoso, eliminando CO2 procedente del metabolismo e incorporando O2, necesario para el correcto funcionamiento de la cadena de electrones mitocondrial (síntesis de ATP). El estado de oxigenación tisular se puede valorar atendiendo a las tres etapas fisiológicas en las que interviene el oxígeno. Cada una de ellas será evaluable en la gasometría arterial mediante diferentes parámetros. Captación. Liberación. Transporte. Oxigenación tisular global.

pAO2 = (pB-pH2O) x FiO2 – pCO2/R OXIMETRÍA, CAPTACIÓN Se cuantifica por la pO2. Está supeditada a la fracción de oxígeno del aire inspirado (FiO2), aumentando en oxigenoterapia y disminuyendo en grandes alturas. La pO2 depende del correcto intercambio gaseoso en los alveolos, por lo que estará afectada por: pAO2 (alveolar). Ésta a su vez, dependerá de la presión barométrica y de la pCO2. pAO2 = (pB-pH2O) x FiO2 – pCO2/R pAO2 = 150 – pCO2/0,8 Fshunt. Representa el porcentaje de sangre venosa que atraviesa el sistema pulmonar sin ser oxigenada. Se calcula mediante la diferencia alveolo-arterial. Este valor dependerá de la edad, siendo 2,5 + 0,21 · edad. D (A – a) O2 = (150 – pCO2/0,8) – pO2

OXIMETRÍA, CAPTACIÓN Medición pO2. Célula electroquímica de Clark, basado en la amperometría. Hay un cátodo de platino y un ánodo de plata, una solución electrolítica y una membrana permeable a los gases. Cuando el O2 de la muestra atraviesa la membrana se reduce en el cátodo. Midiendo la corriente de electrones que induce esta reducción, se calcula la concentración de oxígeno. Los VR para el pO2 en una gasometría arterial son 80 - 100 mmHg.

OXIMETRÍA, LIBERACIÓN La cesión del oxígeno a los tejidos desde la hemoglobina va a depender de la curva de disociación. Desplazamientos en dicha curva van a ser definidos por la p50. La p50 es la pO2 en la cual la Hb está saturada en un 50% y se calcula por extrapolación, conociendo la SO2 y pO2. Una p50 baja indica una mayor afinidad del oxígeno por la Hb (liberación comprometida). Sucede en alcalosis y dishemoglobinopatías. La p50 alta es típica de las acidosis y fiebre.

OXIMETRÍA, TRANSPORTE Medible por diversos parámetros, en los que la espectrofotometría de los diferentes estados de oxigenación de la hemoglobina adquiere un papel protagonista. La SO2 indica, de forma global, la relación entre la hemoglobina oxigenada y la oxigenable. No obstante puede haber una patología en el transporte del oxígeno y haber una saturación normal, por lo que es importante la referencia de las fracciones de hemoglobina. VR: 96%. Fracciones de Hb capaces de transportar O2: Oxihemoglobina (O2Hb). En ausencia de dishemoglobinas, presenta unos valores similares a los de la saturación. Un valor disminuido quedaría explicado por una pO2 baja o un desplazamiento de la curva de disociación a la derecha. Desoxihemoglobina (HHb). Se utiliza para calcular el parámetro de SO2. Una situación de deficiente captación de O2 por el pulmón haría aumentar esta fracción, cuyo VR es menor al 5%.

OXIMETRÍA, TRANSPORTE Fracciones de Hb incapaces de transportar O2 (dishemoglobinas): Metahemoglobina (MetHb). Oxidación del hierro del grupo hemo (ferroso, férrico) que impide la reversión del enlace Hb- Oxígeno, desplazando la curva de disociación hacia la izquierda. Los VR son menores al 1,5%. Valores por encima de 60% conducen a convulsiones y muerte, por la hipoxia tisular. Causas: genéticas (metahemoglobinemia congénita, diaforasa) o adquiridas (nitratos, benzocaína, sulfamidas…). Carboxihemoglobina (COHb). El CO se une covalentemente al sitio de unión del O2, por lo que la oxigenación de dicha hemoglobina está bloqueada. La afinidad de la Hb por el CO es 300 veces superior a la del O2. En situaciones normales la fracción de COHb es inferior al 1%, pudiendo aumentar al 7% en fumadores y a 12% en neonatos. Intoxicaciones con CO provoca una hipoxia tisular grave y depresión del SNC.

OXIMETRÍA, TRANSPORTE Sulfohemoglobina (SHb). Se produce por unión covalente e irreversible de grupos sulfuros con el hemo. Se produce un estado de cianosis incluso a concentraciones bajas. Puede estar causado por sobredosis de fármacos como sumatriptan y fenacetina. El tratamiento sería azul de metileno, que induciría una metahemoglobinemia reversible. La medición de las distintas fracciones de Hb es la cooximetría. Está basada en espectrofotometría, aprovechando los picos de absorción a longitudes de onda diferentes. La muestra de sangre, previamente, es hemolizada por agentes químicos. La concentración de hemoglobina global que informa el gasómetro es la suma de cada una de las fracciones.

FISIOPATOLOGÍA Hipoventilación alveolar. Problema externo al parénquima pulmonar. Habrá hipoxemia e hipercapnia. Causas: depresión del CR (fármacos), miastenia gravis, lesiones pleurales (neumotórax), obstrucción vías superiores. Corregible mediante oxigenoterapia.

FISIOPATOLOGÍA Alteración en la difusión alveolo-capilar. Existe una difusión anormal, que puede ser debida bien por un aumento del grosor intersticial (inflamación) o bien por una disminución en la superficie de contacto (enfisema). Habrá hipoxemia pero no hipercapnia, junto con un gradiente A-a elevado. Corregible mediante oxigenoterapia. 27

FISIOPATOLOGÍA Desequilibrio V/Q. Cociente disminuido. Shunt. Causas: atelectasia o síndrome de condensación (exudado). Habrá una hipoxia NO corregible mediante oxigenoterapia, sin hipercapnia (hiperventilación refleja de la porción no colapsada). Cociente aumentado. Embolia pulmonar. Hipoxia corregible por oxigenoterapia. No hipercapnia.

ELECTROLITOS Sodio, Na+. Es el catión más importante del LEC, participando en la regulación de la volemia, así como en el potencial y permeabilidad de las membranas celulares. Su medición es llevada a cabo por potenciometría, ISE. VR: 135 - 145 mmol/L. Hipernatremia: elevada ingesta de sal, vómitos, diarrea, esteroides y sudoración excesiva. Falsa hipernatremia cuando la muestra es extraída cerca de una zona edematizada. Hiponatremia: fallo renal, fallo cardiaco, fallo hepático y consumo de diuréticos. Potasio, K+. Es el catión más importante del LIC y contribuye a mantener el potencial de membrana en reposo, así como la presión osmótica. Potenciometría, ISE. VR: 3,5 - 4,5 mmol/L. Hiperpotasemia: acidosis y fallo renal. Hipopotasemia: alcalosis, diuréticos, vómitos, diarrea e hiperaldosteronismo.

ELECTROLITOS Cloro, Cl-. Es el anión más importante de los líquidos corporales y su papel es actuar como contraión del sodio. Potenciometría, ISE. VR: 98 - 106 mmol/L. Es importante para el cálculo del anion GAP. Calcio, Ca+2. Catión con un papel clave en el organismo. Participa en la conversión de los impulsos nerviosos en actividad muscular, en la coagulación (EDTA), en actividades enzimáticas y en la secreción de hormonas. Potenciometría, ISE. VR: 1,15 - 1,35 mmol/L. Para su correcta medición es importante que la sangre esté heparinizada y equilibrada electrolíticamente. Hipocalcemia: alcalosis, fallo renal, insuficiencia circulatoria aguda e hipoparatiroidismo. Hipercalcemia: tirotoxicosis, pancreatitis, inmovilización e hiperparatiroidismo.

ELECTROLITOS Anion GAP. En el plasma debe haber un equilibrio (neutralidad) entre aniones y cationes. Las cargas negativas las aportarían el cloro, bicarbonato, fosfato, sulfato, aa y gran parte de las proteínas plasmáticas, mientras que las positivas el sodio, potasio, calcio, magnesio e Ig. Anion GAP: [Na+] + [K+] - [Cl-] - [HCO3-] El anion GAP resulta especialmente útil para clasificar a las acidosis metabólicas. Con anion GAP alto: exceso de ácidos orgánicos (cetoacidosis, lactoacidosis). Se encuentra elevado también en intoxicaciones por salicilatos, etilenglicol y metanol. Con anion GAP normal: pérdida de bicarbonato.

FIN