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Bioquímica urinaria
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Resumen: El objetivo de este artículo de revisión es aportar una actualización sobre la utilidad práctica de los electrolitos en orina entre otros parámetros también urinarios, como el pH, osmolalidad, carga neta urinaria, etc. cuya interpretación ha sido tradicionalmente uno de los elementos de distinción de los nefrólogos, siendo el intensivista uno de los especialistas que mayor provecho puede recibir de un adecuado conocimiento de estos datos. Es crucial el recalcar que no existen valores “normales” para estos parámetros, sino valores “esperables” en función del contexto clínico del enfermo, además de ciertas limitaciones como las insuficiencias renal y suprarrenal y el uso de diuréticos. De todos modos, la familiaridad con estos conceptos nos facilitará la tarea de una mejor comprensión y manejo de situaciones como la etiología de un bajo volumen intravascular efectivo, el diagnóstico diferencial de las acidosis metabólicas hiperclorémicas, la respuesta renal a la hiper e hipotasemias y evaluar la acción de la hormona antidiurética y el funcionamiento de la médula renal de cara a determinar las posibles causas de una poliuria y/o una hipernatremia.

Palabras clave: Electrolitos urinarios, osmolalidad, sodio, potasio, cloro, carga neta urinaria.

Keywords: Urine electrolytes, osmolality, sodium, potassium, cloro, urine net charge.

La interpretación de los electrolitos en orina, la osmolalidad y el pH constituyen un terreno habitualmente reservado a los nefrólogos. Sin embargo, muchas otras especialidades entre las que se incluye la Medicina Intensiva podrían beneficiarse de un mayor conocimiento de la información que la bioquímica urinaria puede aportar (Tabla I), ya que juega un importante papel en el diagnóstico y manejo de una amplia variedad de trastornos. Estas pruebas presentan la gran ventaja de su fácil realización, siendo por lo general suficiente con una muestra de orina aleatoria, aunque en ocasiones es necesario recoger una muestra de 24 horas para determinar la tasa de excreción de solutos, especialmente para el cálculo del aclaramiento de creatinina de 24 horas y para determinar el cumplimiento de la dieta en un paciente hipertenso. Es fundamental conocer el estado clínico del paciente además de tener en cuenta que el riñón debe ajustar su tasa de excreción de solutos al aporte dietético y a la producción endógena, por lo que no hay valores normales fijos, sino valores esperables en función de las circunstancias de cada paciente en cada momento de su proceso patológico (1). Por ejemplo, una excreción de 130 mEq/día de Na+ puede ser una cantidad adecuada en un sujeto con una dieta normal y riñón normofuncionante, pero sería una cantidad excesiva e inapropiada para otro individuo en una situación de hipovolemia.

Sodio en orina

El Na+ es el esqueleto tónico de la sangre, y el riñón varía su tasa de excreción para mantener el volumen circulante efectivo, interviniendo otros factores como el sistema renina-angiotensina-aldosterona y el péptido atrial natriurético. La determinación de la concentración de Na+ en orina tiene su utilidad tanto para el diagnóstico diferencial de la hiponatremia como en el contexto del fracaso renal agudo. Las dos principales causas de hiponatremia son la depleción de volumen efectivo y el síndrome de secreción inadecuada de ADH (SIADH), siendo la concentración urinaria de Na+ inferior a 20 mEq/L en la hipovolemia, pero superior a 40 mEq/L en el SIADH, cuadro en el que se retiene agua pero se maneja el Na+ normalmente. En el caso de la insuficiencia renal aguda, generalmente ésta puede deberse a un fallo prerrenal (similares consideraciones que en el caso de la hipovolemia) o bien a una necrosis tubular aguda, en la que la concentración urinaria de Na+ suele superar los 40 mEq/L, debido al daño tubular y a la incapacidad de reabsorber sodio de forma máxima (2). En sujetos hipertensos la medición de la excreción urinaria de Na+ en orina de 24 horas se puede utilizar para evaluar el grado de adherencia a su tratamiento dietético, considerándose una excreción inferior a 100 meq/día indicativa de incumplimiento del mismo (3).
  No obstante, la determinación del Na+ excretado en orina como indicador de la volemia del enfermo presenta una serie de limitaciones:

1.  Pacientes normovolémicos con estenosis bilateral de la arteria renal o con      glomerulonefritis aguda: presentarán una baja concentración de Na+ en orina secundaria a una isquemia renal o glomerular selectiva (4).
2. Pacientes hipovolémicos en insuficiencia renal crónica, tratamiento diurético de larga duración e hipoaldosteronismo presentarán altas concentraciones de Na+ en orina (5) debido a un deficit de reabsorción tubular de Na+.
3. Pacientes normovolémicos con Diabetes insípida central presentarán concentraciones urinarias de Na+ muy inferiores a las reales debido a la poliuria ocasionada por la ausencia de reabsorción tubular de agua, sugiriendo de forma incorrecta una depleción de volumen.
4. Pacientes hipovolémicos con una elevada tasa de reabsorción de agua pueden aumentar su concentración de Na+ urinario enmascarando su hipovolemia.

Para evitar las variaciones que puede ocasionar la reabsorción de agua a nivel tubular, se calcula la excreción fraccional de Na+ (FENa), de aplicación fundamentalmente  en la insuficiencia renal aguda. Aunque una baja concentración urinaria de Na+ va a favor de una pérdida de volumen y una concentración elevada apunta hacia una necrosis tubular aguda, existen cifras intermedias que se deben a variaciones en la reabsorción tubular de agua (6).

En estas situaciones el cálculo de la FENa  reduce al mínimo el factor de confusión.

         FENa (%) = Cantidad de Na+ excretado x 100 =         UNa x V          x 100 =
                                Cantidad de Na+ filtrado               PNa x (UCr x V/PCr)

                        =   UNa PCr x 100
                                     PNa x UCr

UNa: Concentración de Na+ urinario.  V: Volumen urinario de 24 horas.  PNa: Concentración plasmática de Na+.  PCr: Concentración de Creatinina plasmática.  UCr: Concentración de Creatinina urinaria.

Por tanto, una FENa es inferior al 1% en los estados hipovolémicos, frente al 2-3% habitual en la mayor parte de los pacientes con necrosis tubular aguda, si bien la FENa puede ser inferior al 1% en los casos de necrosis tubular aguda con depleción de volumen eficaz crónico (p.ej. insuficiencia cardíaca congestiva, cirrosis hepática, etc.) o por depósitos de pigmentos o contrastes radiológicos, si bien en estos dos últimos casos la causa no se conoce con precisión (7). No obstante, la FENa presenta como limitación fundamental (1) la dependencia directa de la cantidad de Na+ filtrado, por lo que el límite del 1% que se considera como divisorio entre depleción de volumen y normovolemia no siempre es del 1%.

Además, tanto la FENa como la concentración de Na+ en orina son difíciles de valorar si el paciente se encuentra bajo tratamiento diurético, al incrementarse la natriuresis incluso en pacientes hipovolémicos. Para evitar este problemas, es posible calcular la excrección fraccional de ácico úrico (8), considerándose valores inferiores al 12% sugestivos de enfermedad prerrenal y valores superiores al 20% indicativos de necrosis tubular aguda, si bien la sensibilidad y especificidad de este estudio no fueron excesivamente altas (9). También se demostró la utilidad de la fracción excrecional del litio endógeno. Por lo tanto, la principal limitación en el uso de la FENa es la dependencia directa de la cantidad de Na+ que se filtra, lo que supone que no siempre el 1% sea la línea de separación exacta entre la depleción de volumen y la normovolemia (1).

Cloro en orina

Generalmente la información que aporta la medida de la concentración de Cl+ en orina aporta poco con respecto a la del Na+, ya que la tasa de excreción de estos dos iones es parecida. Sin embargo, hay dos contextos en los cuales puede ser de utilidad la determinación de Cl- en orina y tienen en común una depleción de volumen con una concentración elevada de Na+ urinario:

1. Alcalosis metabólica: En este caso el equilibrio ácido-base se restaura mediante la excreción urinaria del exceso de HCO3-, siempre y cuando la hipovolemia sea ligera. Esto es así porque si el paciente está severamente deplecionado de volumen (p.ej. vómitos o diuréticos), predomina el estímulo hipovolémico para la retención de Na+, existiendo niveles urinarios bajos de Na+ y HCO3-, persistiendo la alcalosis. Si la pérdida de volumen no es importante, se excretará alguna molécula de NaHCO3 elevándose la concentración de Na+ urinario y reduciéndose la de Cl- (10).
2. Acidosis metabólica con anión gap normal: El mecanismo normal de respuesta a la acidemia es la eliminación de ión amonio (NH4+), que se acompaña de Cl-, aumentándose la concentración de este anión en orina y negativizando el valor del Anión gap urinario (([Na+ + K+])-[Cl-]). Por eso la concentración de Cl- urinario puede encontrarse elevada en la hipovolemia secundaria a diarrea debido a la necesidad de mantener la electroneutralidad por el exceso de NH4+ eliminado. Por el contrario, en la acidosis tubular existe un defecto de acidificación tubular, elminándose NH4+ en escasa cantidad, por lo que se positiviza el anión gap urinario (11).

Potasio en orina

La medida de la excreción de K+ en orina tiene dos utilidades fundamentales:

1. Diagnóstico de una hipopotasemia inexplicada: un valor bajo se corresponde de forma apropiada con la presencia de pérdidas extrarrenales (especialmente del tracto gastrointestinal) o por el uso de diuréticos. Una excreción superior a 25 mEq/día indica un componente renal.
2. Estudio de una hiperpotasemia crónica: el aumento en el aporte de K+ generalmente se asocia a un incremento de la excreción del mismo, siempre y cuando la función renal sea normal. Cuando esto no es así, generalmente se debe a un defecto en la excreción urinaria de K+, generalmente asociado a una insuficiencia renal o a un hipoaldosteronismo.

Es preciso recordar que la excreción de K+ depende fundamentalmente de la ingesta, siendo la aldosterona el principal mediador de esta eliminación, con conexión directa sobre la concentración de K+ plasmática (12).

Osmolaridad urinaria y densidad específica

La osmolalidad urinaria es especialmente útil en el diagnóstico diferencial de las disnatremias y alteraciones de la osmolalidad plasmática. Estas respuestas están mediadas por osmorreceptores hipotalámicos con influencia tanto sobre el mecanismo de la sed como sobre la hormona antidiurética (ADH). Por ejemplo, tras una restricción hídrica, se incrementa la osmolalidad plasmática, aumenta la secreción de ADH y la reabsorción renal de agua en los túbulos colectores, produciéndose una retención hídrica y la excreción de una orina concentrada. Por el contrario, tras una sobrecarga acuosa, se inhibe la secreción de ADH y por tanto la reabsorción hídrica tubular, excretándose el exceso de agua en forma de orina diluída.

En la hiponatremia hipoosmolar la respuesta normal sería una abolición de la liberación de ADH y la excreción de una orina máximamente diluída, con una osmolalidad urinaria reducida  (< 100 mosmol/kg), siendo la causa más probable un exceso de aporte de agua (polidipsia primaria). Cuando la osmolalidad urinaria está elevada de forma inapropiada, la hiponatremia es el resultado de la incapacidad de los riñones para excretar normalmente el agua debido a la incapacidad para suprimir la liberación de ADH, bien por depleción de volumen o por el síndrome de secreción inadecuada de ADH (SIADH).

En la hipernatremia la osmolalidad urinaria debería encontrarse entre 600-800 mosmol/kg al estimularse la ADH, siendo la administración de un exceso de Na+ (nutrición artificial, aporte de bicarbonato en la reanimación cardipulmonar, etc.) y las pérdidas hídricas extrarrenales (a través de piel o aparato respiratorio) como causas fundamentales.  Una osmolalidad urinaria inferior a la plasmática indica una pérdida renal de agua debido a una ausencia de ADH o de una resistencia a la misma (diabetes insípida central o nefrogénica, respectivamente) (13).

Gracias a la osmolalidad urinaria podemos hacer el diagnóstico diferencial entre un insuficiencia renal prerrenal y una necrosis tubular aguda postisquémica (NTA). En la NTA la osmolalidad urinaria generalmente es baja (<400 mosmol/kg), debido a la ausencia de respuesta tubular a la ADH, mientras que en una situación de hipovolemia la osmolalidad puede sobrepasar los 500 mosmol/kg si no existe enfermedad renal subyacente. Por lo tanto, una osmolalidad urinaria elevada excluye el diagnóstico de NTA. Sin embargo, el hallazgo de una orina isoosmótica es compatible con ambos diagnósticos, especialmente en ancianos (1).

Por otra parte, se denomina densidad específica de la orina al peso de un determinado volumen urinario si lo comparamos con el mismo volumen de agua destilada, estando íntimamente relacionada con la osmolalidad y dependiendo de los pesos moleculares de los solutos. Cuando la composición de la orina es la normal, es decir, que contiene solutos de pequeño tamaño (Na+, Cl-, K+, NH4, etc.), la densidad urinaria varía de una forma relativamente predecible con la osmolalidad (p.ej. una densidad específica de 1.010 se corresponde con una osmolalidad de 300-350 mosmol/kg) (14).

Sin embargo, si están presentes moléculas de gran tamaño (p.ej. glucosa, carbenicilina, contrastes radiológicos, etc.) la osmolalidad urinaria puede ser isoplasmática (300 mosmol/kg) con densidades específicas elevadas (más de 1.040).

pH urinario

El pH urinario refleja las variaciones del equilibrio ácido-base sistémico, y tiene tres usos clínicos fundamentales:

1. En pacientes con acidosis metabólica: en este caso la respuesta adecuada a este trastorno es la excreción urinaria de ácidos (pH urinario < 5,3). Cuando la respuesta es inadecuada (pH urinario > 5,3 en adultos, > 5,6 en niños) refleja generalmente una alteración en la acidificación de la orina y la presencia de una acidosis tubular renal (15).

1. Monitorización del tratamiento de la alcalosis metabólica: en este trastorno existe un aumento de la reabsorción de HCO3-, generalmente asociada a una depleción de volumen. En condiciones normales el pH será ácido (<6,0), debido a la reabsorción de la práctica totalidad del HCO3- filtrado. Este efecto desaparece al restaurarse la normovolemia, excretándose el HCO3- sobrante y elevándose el pH urinario por encima de 7,0. Cuando el pH urinario se mantiene bajo estamos ante una insuficiente reposición de volumen
2. Monitorización del tratamiento de la litiasis por ácido úrico: la acidez urinaria es un importante factor favorecedor de las litiasis renales por ácido úrico, de igual modo que la eficacia del tratamiento puede valorarse controlando el pH urinario, que debería situarse por encima de 6,0-6,5.

Anion gap urinario

El anión gap urinario o carga neta urinaria es la comparación resultante entre cationes y aniones. En el organismo debe existir un equilibrio, por lo tanto la suma de los cationes debe ser igual a la de los aniones, siendo el Na+ y el K+ los aniones que medimos en orina y el Cl- el representante de los cationes (Imagen 1). En condiciones normales, el valor del anión GAP urinario oscila entre 15 y 20 (13). La utilidad del cálculo del anión GAP urinario puede verificarse en las siguientes circunstancias:

1. Una acidosis metabólica en la que los cationes superen a los aniones (anión GAP urinario positivo), es aquella en la que no se está produciendo el mecanismo normal de compensación de la acidosis que consiste en la eliminación de amonio (NH4+), que debe ir acompañado de cloro (Cl-). Por lo tanto, estaríamos ante una acidosis de origen renal (acidosis tubular renal). Si no es así, la causa será extrarrenal (diarreas, etc.), aunque en diarreas severas causantes de acidosis metabólicas con importante depleción de volumen el riñón ve dificultada su capacidad acidificante, al no disponer de suficiente Na+ (16).
2. En las alcalosis metabólicas existe bicarbonaturia. Al ser el bicarbonato (HCO3-) un anión, es de esperar que en los cuadros de vómitos el anión gap urinario sea positivo, puesto que el sodio y el potasio deben compensar la pérdida de cloro y de bicarbonato. Es por eso que la alcalosis metabólica con depleción de volumen secundaria a vómitos es una de las pocas situaciones en las que el Na+ en orina no está disminuído en una situación prerrenal.

Por lo tanto, la carga neta urinaria aumenta o disminuye en las siguientes situaciones (1):

Aumenta en:  
-     Vómitos

1. Acidosis tubular renal
2. Cloroidorrea congénita
3. Alcalosis respiratoria aguda
4. Desarrollo de cetoacidosis
5. Fase de recuperación de una acidosis respiratoria crónica

Disminuye en:

1. Diarrea
2. Acidosis respiratoria aguda
3. Ingesta de NH4Cl, cloruro de litio, cereales
4. Fase de recuperación de una cetoacidosis diabética
5. Fase de recuperación de una alcalosis respiratoria crónica

Gap osmolar urinario

El gap osmolal urinario es la diferencia entre la osmolalidad urinaria medida y la osmolalidad urinaria calculada mediante la siguiente fórmula:

Osmolalidad calculada en orina = 2 X (Na+ + K+) + (NUS/2,8) + (Glucosa/18)

Su utilidad fundamental consiste en el diagnóstico diferencial de las acidosis metabólicas crónicas, que pueden diferenciarse en:

1. Con anión gap urinario negativo: consiste en una respuesta renal adecuada ante cuadros diarreicos y tras la ingesta de ácidos exógenos. El gap osmolal es mayor de 100 mosmol/kg
2. Con anión gap urinario positivo: el riñón no responde bien, y ello puede deberse a dos causas:

              - Gap osmolal en orina < 100 mosmol/kg: nos encontramos ante una acidosis por cetoácidos orgánicos: cetoacidosis, tolueno, D-lactato, inhalación de pegamentos, etc.
              - Gap osmolal en orina < 100 mosmol/kg: probablemente la cause sea una acidosis tubular renal o una insuficiencia renal (17).

        Además, nos permite medir la cantidad de amonio (NH4+) excretado en orina:
                                                   NH4+ = Gap osmolal/2

        CUANTIFICACIÓN DE LA EXCRECIÓN RENAL DE AGUA

El aclaramiento de agua libre de electrolitos (CH20 (e)) puede cuantificarse mediante la siguiente fórmula:
                                        CH20 (e) = V (1-[(Nau-Ku)/Nap])

Sin embargo, de una forma práctica, y en el supuesto de que nuestro laboratorio no pueda facilitarnos la osmolalidad urinaria o plasmática, podemos comparar los cationes en orina con el Na+ en plasma, de modo que si la suma del Na+ y el K+ urinarios superan a la cifra de Na+ plasmático (orina concentrada), nos encontramos ante un exceso de agua libre. Si, por el contrario, la suma de Na+ y K+ en orina es inferior al Na+ plasmático (orina diluída), tenemos una pérdida de agua libre.

De cara a la terapéutica de las disnatremias, si la suma del de las concentraciones del Na+ y el K+ urinarios es superior a la concentración de Na+ que aportamos, estamos ocasionando una ganancia de agua libre, que se manifestará con un descenso de la concentración de Na+ plasmático. Por el contrario, si la suma de la concentración de Na+ y K+ urinarios es inferior a la concentración de Na+ aportado provocaremos una pérdida del agua libre y por tanto un aumento de la concentración plasmática de Na+ (18).

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Tabla 1. Aplicaciones clínicas de la bioquímica urinaria

Ernesto García Vicente
Hospital de Santa Bárbara, Soria
©REMI, http://remi.uninet.edu. Marzo 2009.

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