LABORATORIO DE URGENCIAS

 

Orina – Anion GAP y GAP Osmolal en Acidosis Metabólica

 

Michael Emmet

Actualización a Enero - 2015

 

La medición de la brecha aniónica y la brecha osmolal en orina puede ser útil en la evaluación de pacientes con acidosis metabólica con brecha aniónica normal (hiperclorémica) al proporcionar una estimación de la excreción urinaria de amonio (NH4) [1-5].
La respuesta renal normal a la acidosis metabólica es aumentar la excreción urinaria de NH4.
Se revisará el uso clínico del anión urinario y las brechas osmolares.

BREVE RESEÑA DE LA EXCRECIÓN DE ÁCIDO RENAL

La ingestión de una dieta occidental típica genera aproximadamente de 50 a 100 meq de iones de hidrógeno (ácidos no volátiles: es decir, ácidos distintos del CO2) por día. Para mantener el equilibrio ácido, estos iones de hidrógeno deben excretarse en la orina en un proceso que incluye lo siguiente:
   * Reabsorción del bicarbonato filtrado, ya que la pérdida de bicarbonato equivale a la generación de iones de hidrógeno.
   * Excreción de la carga diaria de ácidos no volátiles. Sólo se pueden excretar cantidades insignificantes de hidrógeno libre ya que, a un pH de la
     orina de 4,5, el hidrógeno libre. La concentración de iones de hidrógeno es inferior a 0,04 meq/L. Por lo tanto, los iones de hidrógeno libres
     están unidos a tampones (como el fosfato) o al amoníaco.

                                                 (NH3) para formar amonio (NH4).

    * La principal respuesta renal adaptativa a la acidosis metabólica es aumentar la excreción de iones de hidrógeno en forma de NH4.

En pacientes con acidosis metabólica grave y función renal normal, la excreción de NH4 puede aumentar desde el valor normal 30 a 40 meq/día hasta 200 a 300 meq/día [6,7].
El NH4 suele excretarse con Cl, pero a veces se excreta con otros aniones como los aniones cetoácidos, el hipurato o el HCO3.

ANION GAP / BRECHA ANIÓNICA EN LA ORINA

El cálculo de la diferencia entre la concentración de sodio (Na) más potasio (K) en la orina y la concentración de cloruro (Cl) en la orina puede ser útil en pacientes con diversos trastornos ácido-base. Este cálculo se ha denominado brecha aniónica en orina (UAG)

                                        UAG (en meq/L o mmol/L) = Orina (Na + K - Cl)

Algunos médicos encuentran confuso el término "brecha aniónica en orina" y prefieren llamar a esta medida "brecha catiónica en orina" o "carga neta en orina". En este documento utilizamos el término brecha aniónica en orina o UAG.
Es importante comprender que la fórmula de la UAG es diferente de la fórmula utilizada para calcular la brecha aniónica sérica. La brecha aniónica sérica es la diferencia entre el sodio sérico y la suma de las concentraciones séricas de cloruro y bicarbonato. Cuando los individuos ingieren una dieta occidental típica, la cantidad de sodio y potasio absorbida por el tracto gastrointestinal suele exceder la cantidad de cloruro absorbido. Por lo tanto, en circunstancias normales, la suma de Na y K en orina excretados es mayor que la cantidad de Cl en orina excretada. Por tanto, la UAG tiene un valor positivo (entre 20 y 90) en individuos sanos [4,8].
Sin embargo, en pacientes con acidosis metabólica, la excreción de NH4, generalmente con Cl, aumenta la concentración de Cl en la orina. En tales entornos, el Cl en orina generalmente excede la suma de Na y K en orina, lo que resulta en una UAG negativa [1,2,4,5]. El valor de la UAG puede proporcionar una estimación indirecta de la excreción urinaria de NH4 en estos pacientes.
El NH4 en orina es difícil de medir directamente en entornos clínicos y, por lo tanto, el UAG es un sustituto de esta medición. Aunque algunos investigadores han abogado por el uso de ecuaciones para convertir el valor de UAG en una concentración estimada de NH4 en orina, existe una variabilidad sustancial en estos métodos.
Por lo tanto, probablemente sea mejor utilizar la UAG como sustituto cualitativo en lugar de cuantitativo del NH4 en orina [1,3-5,8,9]:
   * Una UAG positiva es consistente con una excreción baja o normal de NH4. Por ejemplo, los pacientes que tienen acidosis metabólica asociada
      con deterioro. La excreción de NH4 (como la acidosis tubular renal distal) tendrá un UAG positivo.
   * Una UAG negativa es compatible con una mayor excreción de NH4 (es decir, superior a 80 meq/L). A modo de ejemplo, la UAG generalmente
      cae en un rango entre -20 y -50 meq/L en pacientes que desarrollan acidosis metabólica como resultado de la diarrea.

USOS DEL GAP ANIÓN EN LA ORINA

El diagnóstico de ATR distal, hipoaldosteronismo y enfermedad renal crónica generalmente se puede realizar a partir de la historia clínica, la química sérica y el pH de la orina [1,3].
La ATR distal se caracteriza por un pH urinario que está persistentemente por encima de 5,5 a pesar de la acidosis metabólica; la respuesta renal normal a la acidosis metabólica es reducir el pH de la orina a 5,3 o menos.
El hipoaldosteronismo causa hiperpotasemia; el pH de la orina puede o no estar por debajo de 5,3.
La enfermedad renal crónica se reconoce por una reducción sustancial en la tasa de filtración glomerular estimada.
Sin embargo, en pacientes ocasionales con acidosis metabólica e hipopotasemia debido, por ejemplo, a diarrea grave persistente, el pH de la orina está por encima de 5,5 a pesar de una respuesta excretora ácida adecuada [1]. Tanto la acidosis metabólica como la hipopotasemia (al menos en parte mediante la inducción de un intercambio catiónico transcelular en el que el potasio sale de la célula a cambio de la entrada de hidrógeno a la célula) se combinan para estimular tanto la amoníagénesis renal como la secreción de amoníaco en la orina. El aumento de la secreción de amoníaco puede explicarse en parte por el aumento de la síntesis y la focalización de los transportadores de amoníaco en la membrana apical en el conducto colector en respuesta a la acidosis metabólica y el agotamiento de potasio [10,11].
El amoníaco en el túbulo renal se une a los iones de hidrógeno para formar NH4 mediante la siguiente ecuación:

                                                              NH3 + H ↔ NH4

Debido a la amortiguación producida por las altas concentraciones de NH4 en la orina, la concentración de iones de hidrógeno en la orina se reduce y el pH de la orina aumenta y puede estar por encima de 5,5. Este pH urinario relativamente alto en un paciente con acidosis metabólica hiperclorémica e hipopotasémica puede sugerir incorrectamente que el paciente tiene acidosis tubular renal (ATR) en lugar de diarrea.
El diagnóstico correcto de acidosis metabólica inducida por diarrea se puede hacer tanto a partir de la historia clínica (si está disponible y es precisa) como del hallazgo de un valor adecuadamente negativo para la UAG, que refleje la alta concentración de NH4Cl en la orina [1,2].

LIMITACIONES de la UAG

Hay varias condiciones que alteran la relación entre la concentración de NH4 en la orina y la UAG. Cuando ocurren, la UAG puede ser engañosa y no indicar con precisión la etiología de la acidosis metabólica [1,2,12,13]:
   *  El aumento de la excreción urinaria de aniones no medidos (aniones no clorados) que normalmente no están presentes en la orina en altas
       concentraciones alterar la relación entre el NH4 en la orina y el UAG. Ejemplos de aniones urinarios no medidos incluyen beta-hidroxibutirato
       y acetoacetato en cetoacidosis, hipurato después de la inhalación de tolueno (esnifar pegamento), bicarbonato cuando se trata la acidosis
       tubular renal próximal con terapia alcalina, D-lactato en acidosis D-láctica y 5-oxoprolina asociada con ingestión crónica (especialmente en
       mujeres desnutridas).Estos aniones pueden excretarse con sodio o potasio o con NH4. La excreción de NH4 con tales aniones no medidos no
       reducirá la UAG como ocurre cuando el NH4 se excreta con cloruro. Además, la excreción de sodio o potasio con aniones no medidos
       contribuye a una UAG positivo. Por tanto, la excreción de NH4 junto con dichos aniones no generará una UAG negativa.
   * Los recién nacidos excretan otros aniones no medidos a tasas relativamente altas; por lo tanto, la UAG es un marcador poco confiable de la
      concentración de NH4 en orina en estos pacientes [13].
Estas condiciones en las que la interpretación de la UAG es limitada son causas relativamente frecuentes de acidosis metabólica. Por tanto, la UAG suele ser engañosa. La brecha osmolar en orina es otra evaluación indirecta de la concentración de NH4 en orina que se ha propuesto y que puede funcionar mejor en muchas de estas condiciones.

GAP / BRECHA OSMOLAL EN ORINA

Cuando el amonio (NH4) urinario se excreta con un anión distinto del cloruro, como beta-hidroxibutirato, acetoacetato, bicarbonato o hipurato, la brecha aniónica (UAG) en orina no reflejará la concentración de NH4 en orina. En tales entornos, la brecha osmolar en orina (UOG) es un mejor sustituto indirecto de la concentración de NH4 en orina [2,12].
Este cálculo compara la osmolalidad de la orina medida directamente con una estimación de la osmolalidad de la orina derivada de las concentraciones de sodio, potasio, nitrógeno ureico (o urea) en la orina y, si la tira reactiva es positiva para glucosa, las concentraciones de glucosa, utilizando lo siguiente fórmula:

         Osmolalidad urinaria calculada (mosmol/kg) = (2 x [Na + K]) + [nitrógeno ureico en mg/dL]/2,8 + [glucosa en mg/dL]/18

Las concentraciones de sodio y potasio se multiplican por 2 para incluir las contribuciones osmóticas de los aniones que las acompañan, mientras que los divisores 2,8 y 18 son necesarios para convertir las unidades de concentración de nitrógeno ureico y glucosa de mg/dL a mmol/L o mosmol/kg. Sin embargo, si las concentraciones de nitrógeno ureico y glucosa se informan en unidades estándar (es decir, mmol/L), se debe utilizar la siguiente fórmula:

          Osmolalidad urinaria calculada (mosmol/kg) = (2 x [Na + K]) + [urea] + [glucosa]

La UOG es la diferencia entre la osmolalidad de la orina medida directamente y la calculada.
Las sales de amonio son generalmente los únicos otros solutos urinarios importantes que contribuyen de manera importante a la osmolalidad de la orina. Las sales de amonio incluyen NH4Cl así como NH4 excretado con otros aniones no medidos como el beta-hidroxibutirato o el hipurato. Por tanto, la UOG, a diferencia de la brecha aniónica en orina, no queda invalidada por una mayor excreción de aniones no medidos.
El valor normal de la UOG es aproximadamente de 10 a 100 mosmol/kg [8,9,14,15]. La excreción de amonio debe ser aproximadamente la mitad de este valor (debido a los aniones que lo acompañan) o 5 a 50 meq/L. Sin embargo, al igual que con la UAG, probablemente sea mejor utilizar la UOG como una evaluación cualitativa en lugar de cuantitativa de la concentración de NH4 en la orina.
La principal respuesta renal a la acidosis metabólica es el aumento de la excreción de NH4, que puede exceder de 200 a 300 meq/día en caso de acidosis metabólica grave [6,7]. Por el contrario, un valor inferior a 75 meq/L (UOG de aproximadamente 150 mosmol/kg) en un paciente con acidosis metabólica indica un deterioro en la excreción de amonio [8]. De este modo:
   * Cuando la UOG es inferior a 150 mosmol/kg en paciente con acidosis metabólica, es probable que la excreción de NH4 esté alterada [8,9],
      como ocurre con un Acidosis tubular renal distal (ATR).
   * Cuando la UOG excede los 400 mosmol/kg, es probable que la concentración de NH4 en la orina sea de 200 meq/L o mayor [9], como ocurre
      con la acidosis metabólica inducida por diarrea..
La acidosis metabólica generada por la inhalación de tolueno es un buen ejemplo de una condición en la que la UOG es particularmente útil y la UAG puede ser engañosa [12]. El tolueno se metaboliza a ácido hipúrico y ácido benzoico. En la medida en que el hipurato y el benzoato se retengan en el líquido extracelular, se desarrollará una acidosis metabólica con desequilibrio aniónico elevado en suero. Sin embargo, con una función renal normal o casi normal, el hipurato se excreta rápidamente en la orina tanto por filtración glomerular como por secreción tubular. El anión hipurato se excreta inicialmente con sodio y potasio (en esta fase, la UOG será normal y la UAG se volverá más positiva). Con el tiempo, la excreción de NH4 aumenta progresivamente y, en gran parte, se excreta como hipurato de amonio. La UAG seguirá siendo positiva en este contexto, lo que sugiere erróneamente un deterioro en la excreción de NH4 ya que la UAG solo detecta NH4 excretado con Cl. Sin embargo, la UOG aumentará progresivamente reflejando la excreción de NH4 con hipurato.
Además, puede producirse hipopotasemia debido al aumento de la excreción de potasio con hipurato. La hipopotasemia aumenta aún más la amoníagénesis renal. Como resultado, se unen más iones de hidrógeno al NH3 para formar NH4 y el pH de la orina puede aumentar a 5,5 o más. Este hallazgo en pacientes con acidosis metabólica hiperclorémica e hipopotasémica sugiere una ATR distal. Sin embargo, una UOG grande revelará que la excreción de NH4 es elevada, lo que ayuda a excluir un diagnóstico de ATR distal.
La UOG debería, en la mayoría de las condiciones, ser un sustituto superior de la excreción urinaria de NH4. Sin embargo, requiere mediciones de orina adicionales (cuatro o cinco versus tres mediciones cuando se usa el UAG) y, por lo tanto, es más engorroso y está sujeto a más variabilidad.

LIMITACIONES de la UOG

La UOG puede fallar como indicador de la excreción renal de NH4 en determinadas circunstancias:
   * La excreción urinaria de solutos no amónicos osmóticamente activos que no están incluidos en las fórmulas anteriores (p. ej., alcoholes
      [etanol, metanol, etilenglicol]).

Infecciones del tracto urinario causadas por bacterias que producen ureasa. La ureasa cataliza la formación de NH4 y bicarbonato a partir de urea y agua. El UOG aumentará, lo que refleja la alta concentración de NH4HCO3. Sin embargo, este NH4 se forma fuera del riñón (en la vejiga o en el recipiente colector) y, por lo tanto, no representa una excreción renal de ácido.
Cuando se excretan grandes cantidades de un ácido intacto (no disociado). Esto puede ocurrir con el ácido beta-hidroxibutírico en la cetoacidosis. En este contexto, un componente de la brecha osmolal puede deberse al ácido beta-hidroxibutírico en lugar del amonio. Sin embargo, este error será pequeño ya que el ácido beta-hidroxibutírico se excreta principalmente como anión cetoácido (y por lo tanto acompañado de sodio, potasio o amonio) debido a su pKa relativamente bajo (4,7). En pacientes con cetoacidosis diabética, la concentración de ácido beta-hidroxibutírico no disociado fue inferior a 4 mmol/L, mientras que la concentración de aniones cetoácidos fue más de seis veces mayor [6].

RESUMEN

La medición de la brecha aniónica en orina (UAG) y la brecha osmolal en orina (UOG) puede ser útil en la evaluación de pacientes con acidosis metabólica con brecha aniónica (hiperclorémica) normal al proporcionar una estimación de la excreción urinaria de amonio (NH4).
La diferencia entre las concentraciones de Na + K en orina y Cl en orina se ha denominado UAG, carga neta en orina o brecha catiónica en orina (todas representan el mismo cálculo).

                                       UAG (meq/L o mmol/L) = Orina (Na + K - Cl)

La UAG tiene un valor positivo (entre 20 y 90 meq/L) en individuos sanos.
En pacientes con acidosis metabólica con brecha aniónica (hiperclorémica) normal, la UAG es una estimación indirecta de la excreción urinaria de NH4. Debido a que el NH4 generalmente se excreta con cloruro (como NH4Cl), el aumento de la excreción de NH4 generalmente aumenta el cloruro en la orina por encima del sodio más el potasio. Esto da como resultado un UAG negativo.
Una UAG positiva es consistente con una excreción baja o normal de NH4. Por ejemplo, los pacientes que tienen acidosis metabólica asociada con una excreción alterada de NH4 (como una acidosis tubular renal distal) tendrán un UAG positivo.
Una UAG negativa es compatible con una mayor excreción de NH4 (es decir, superior a 80 meq/L). Por ejemplo, la UAG generalmente cae a un rango entre -20 y -50 meq/L en pacientes que desarrollan acidosis metabólica como resultado de la diarrea.
En algunos casos de acidosis metabólica hiperclorémica inducida por diarrea, especialmente cuando también se desarrolla hipopotasemia, el pH de la orina puede ser alto (por encima de 5,5), lo que sugiere erróneamente una acidosis tubular renal. En estos pacientes, una UAG negativa apunta correctamente a la diarrea como etiología de la acidosis en lugar de a una acidificación urinaria alterada.
El UAG puede ser un índice inexacto de la concentración de amonio en orina cuando se produce un aumento de la excreción urinaria de aniones no medidos como cetoácidos, 5-oxoprolina, bicarbonato o hipurato. En estos entornos, se debe utilizar la UOG para estimar la excreción de NH4.
La UOG es igual a la osmolalidad urinaria medida menos la osmolalidad urinaria calculada. La ecuación para la osmolalidad urinaria calculada:

       Osmolalidad urinaria calculada (mosmol/kg) = (2 x [Na + K]) + [nitrógeno ureico en mg/dL]/2,8 + [glucosa en mg/dL]/18

si se utiliza urea unidades estándar (mmol/L):

       Osmolalidad urinaria calculada (mosmol/kg) = (2 x [Na + K]) + [urea] + [glucosa]

La UOG suele representar sales de NH4. El valor normal es de 10 a 100 mosmol/kg; La excreción de NH4 debe ser aproximadamente la mitad de este valor (debido a los aniones que lo acompañan) o 5 a 50 meq/L. La UOG, a diferencia de la UAG, no queda invalidada por una mayor excreción urinaria de aniones no medidos.
Cuando la UOG es inferior a 150 mosmol/kg en un paciente con acidosis metabólica, es probable que la excreción de NH4 esté alterada, como ocurre con la acidosis tubular renal distal (ATR).
Cuando la UOG excede los 400 mosmol/kg, es probable que la concentración de NH4 en la orina sea de 200 meq/L o mayor, como ocurre con la acidosis metabólica inducida por diarrea.

REFERENCES

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