El problema de la sal

Además del agua, los más importantes de los componentes del sudor son el cloro, sodio y potasio. También se encuentra en el sudor una cantidad insignificante de otras sustancias que normalmente se encuentran en el plasma sanguíneo. De hecho, todos los cristaloides del plasma están presentes pero generalmente concentraciones más bajas que la sangre. La urea y el ácido láctico, sin embargo, están en concentraciones elevadas. A tasas de sudoración elevadas, la urea eliminada en el sudor son suficientes para ser importantes en la excreción, y en estudios del balance del nitrógeno aparecen serios errores si este factor se sobreestima. No es posible considerar, sin embargo, la ocurrencia de ácido láctico en el sudor como una forma de excreción. Aunque el ácido láctico es formado durante el trabajo pesado, no es particularmente útil eliminarlo porque el cuerpo lo utiliza en la síntesis del glucógeno en el hígado. Es posible que el ácido láctico, que puede ser de diez a veinte veces más alto en el sudor que en el plasma sanguíneo, no se origine del ácido láctico que circula en la sangre. Podría ser formado por el rompimiento del glucógeno en las células sudoríparas.
Para nuestros propósitos es irrelevante de donde se origine el ácido láctico. Para el balance de energía hay poca diferencia si uno, dos o tres gramos de ácido láctico se pierden en un litro de sudor, pero es muy importante si se trata de la correspondiente cantidad de cloro. Este es un tema que ha recibido atención insuficiente desde que Dill sugirió la hipótesis del reemplazamiento. La pérdida de sal en el sudor es extremadamente importante y sigue en importancia de efectos fisiológicos sólo a la pérdida de agua.

Concentración de sal en el sudor

El sodio y el cloro parecen estar siempre presentes en concentraciones más bajas en el sudor que en el plasma sanguíneo. Los primeros reportes de que la concentración de sal eran más altos en el sudor fueron debidos probablemente a la falla de técnicas de colecta de sudor. Es necesario llamar la atención sobre la evaporación durante la colecta y la piel debe estar libre de sal acumulada previamente. Además, es probable que la técnica de colecta por sí misma interfiera. Por ejemplo, cubrir la mano o el brazo con un impermeable de goma incrementa la temperatura de la piel y, como veremos, esto por sí mismo cambia la concentración de sal en el sudor. Otra dificultad en la evaluación es que las muestras de varias partes del cuerpo no tienen necesariamente la misma composición.

Los valores del sodio y cloro reportados para el sudor varían mucho, con un rango de aproximadamente cinco a cien mEq por litro. La concentración normal de plasma está alrededor de 140 mEq por litro para el sodio y 105 mEq por litro para el cloro. Hay una tendencia en la concentración de la sal del sudor a decrecer con la aclimatación al calor y, además, la concentración de sal tiende a incrementar si las tasas de sudoración aumentan. Robinson sugirió que estas variaciones en la concentración de sal se debían a cambios en la temperatura de la piel más que a una tasa de sudoración. Robinson mantuvo las dos manos y antebrazos de sus voluntarios a diferentes temperaturas para que el sudor fuera colectado en un guante de goma de la longitud del codo. Las concentraciones de sodio y cloro fueron significantemente más bajas en el sudor colectado de la mano más fría y la concentración podría haber cambiado elevando o bajando la temperatura de la mano. Este efecto de la temperatura de la piel no fue dependiente de una tasa de sudoración que se incrementara de la región de alta temperatura y fue hallada en todos los estadios de aclimatación al calor.

Estas muchas posibilidades de variaciones hace evidente que es difícil estimar la pérdida de sal de la piel con el método de colectar muestras representativas de sudor. Sin embargo, las estimaciones crudas corresponden ligeramente bien con las investigaciones donde el sudor ha sido absorbido por la ropa y lavada para su análisis, y también con las estimaciones generales de balance de sal en personas mantenidas con dietas conocidas experimentales con colecta de excretas por largos periodos, dando así la posibilidad de una evaluación exacta en el consumo y el insumo. Tales investigaciones también indican que cuando las tasas de sudoración y estados de aclimatación son constantes, el rendimiento cutáneo de la sal depende del consumo en la dieta.

El resultado de todas estas consideraciones es que no pueden darse reglas generales para la pérdida cutánea de sal, pero podemos asumir que a tasas altas de sudoración, la pérdida total podría ser fácilmente de unos 10 a 10 gramos de sodio y cloro por día. La tasa más alta bien documentada que conozco fue reportada por Ladell en hombres que trabajaban en una habitación a 38º C y 80% de humedad relativa, fue 25.02 gramos de cloro, estimado como NaCl, en 162 minutos. Esta es un fuerte menoscabo de los recursos porque el cuerpo contiene un total aproximado de sólo 165 gramos de NaCl. Durante la sudoración, los efectos de la pérdida de sal no son aparentes, pero cuando se bebe agua para reponerse, los fluidos corporales se diluyen y esto puede llegar a tener serias consecuencias.

Calambres por calor

Se conoce desde hace años que los trabajadores de lugares muy calientes tienden a sufrir de calambres de calor. Los mineros de carbón en las minas de Inglaterra y los fogoneros de embarcaciones quedaban comúnmente deshabilitados por fuertes calambres hasta que el trabajo de J. S. Haldane estableció que los calambres dependía de la pérdida de sal, conectada con una sudoración profusa más que a la exposición del calor en sí. Esto explica por qué los barcos noruegos tienen menos dificultades que la marina mercante británica. Los descendientes de los vikingos comen una elevada proporción de carne salada y pescado, mientras que la comida más fresca suministrada en los barcos británicos fue desventajosa para las tripulaciones de las calderas.

La enfermedad del fogonero y los calambres del minero llegaron a ser raros después de que se descubrió que la pérdida de sal debe ser reemplazada y puede ser provista con el agua a beber. Añadir 10 gramos de cloruro de sodio a cada galón (galón imperial = 4.54 litros) de agua para los mineros de carbón abolieron todos los calambres. Hubo un mejoramiento general en todos los trabajadores, los que habían sufrido calambres y otros se sintieron mejor y pudieron trabajar más tiempo en los lugares más calientes. Sin duda, el hecho de que se necesita sal extra es una vieja experiencia, pero fue olvidada hasta que la moderna fisiología le dio su propio valor. En Noruega he escuchado frecuentemente que debe añadirse sal a la cerveza casera en la estación de sequía, y se uno es prevenido de beber demasiado libremente de un manantial fresco de montaña en un día cálido de verano. La advertencia de que uno puede sufrir severos calambres a menos que espere sin beber hasta que se siente y se enfríe (¡y coma!) tiene sentido, porque el flujo de agua del granito de Noruega está tan libre de sal como el agua destilada.

Mi propia experiencia en el desierto es que no hay necesidad de poner sal al agua. Para actividades normales, la sal tomada en la comida es suficiente. Un detalle curioso, sin embargo es que la comida se siente inusualmente suave e insabora. Cuando tomábamos el salero parecía que la al fuera menos salada de lo que suele ser. Se necesitaban cantidades más altas de las usuales para hacer que la comida supiera "bien" y la tendencia fue poner libremente sal en la comida. Esta reacción podría ser un resultado subjetivo de nuestro conocimiento acerca de la necesidad de sal y podría, por lo tanto, se interesante encontrar si el umbral de sabor de sal es realmente incrementado en condiciones desérticas.

Biológicamente, la gran necesidad de sal en el desierto es un fenómeno curioso. Aunque el rendimiento de la orina puede decaer prácticamente a cero (menos de 1 mEq por litro), la frecuencia del síndrome de la depleción de la sal es evidencia de que el rendimiento de sal en la piel no puede ser reducido de manera similar, aun cuando la necesidad de conservación esté a su máximo. Así, el agua sola no es suficiente para hacer al hombre un exitoso habitante del desierto y el valor de la sal es evidente en su precio en los países cálidos. Es un artículo principal de comercio y tasación, ha causado guerras y a veces ha sido pesada contra el oro.

Reabastecer el agua, beber

La necesidad de agua se manifiesta como sed

Esta sensación mal definida sido objeto de numerosas investigaciones y muchas especulaciones del mecanismo involucrado para que se produzca. Las teorías van desde la sed causada por la resequedad de la boca y la garganta, a complejos reflejos del sistema nervioso central. Las maravillosas investigaciones de Andersson han esclarecido que el estímulo principal para beber aparece en el hipotálamo, dirigida por la concentración osmótica de la sangre que alcanza las células receptoras específicas. La estimulación directa de estas células se logró inyectando cantidades mínimas de soluciones concentradas de sal en la vecindad del hipotálamo o por estímulos con electrodos. Tal estimulación hicieron que las cabras sujetas a experimentación bebieran insaciablemente y se sobrehidrataron más del 40 por ciento de su peso corporal.

En el animal sediento, el mecanismo no es tan simple porque se detiene de beber antes de que el agua haya sido absorbida del estómago y haya diluido la sangre. La distensión del estómago parece inhibir el beber, como se comprueba si se inflan globos en el interior del estómago. La cantidad de agua que pasa a través del esófago también tiene cierta influencia. En perros a los que se les ha colocado una fístula esofágica, el agua no alcanza al estómago. Un perro sediento beberá mucha más cantidad de agua, pero se detendré cuando la cantidad que haya pasado por su garganta haya alcanzado aproximadamente 2.5 veces la cantidad que normalmente bebe. Puesto que el perro está aún fisiológicamente "sediento", beberá de nuevo pronto y la cantidad de falsa bebida puede alcanzar proporciones que un bebedor de cerveza vería con envidia.

La sed en el hombre es un fenómeno desconcertante

Paradójicamente, cuando el hombre evapora agua en el desierto, no bebe lo suficiente como para recuperar la pérdida, aún si hay suficiente agua disponible. Sobrelleva una "deshidratación voluntaria" que con frecuencia alcanza del 2 al 4 por ciento de su peso corporal porque la sed se ve satisfecha antes de que la toma de agua iguale a la pérdida. El patrón usual es que el hombre beba quizá la mitad de lo que necesita y cuando se sienta a comer, ingiera el resto. Este patrón no tiene en cuenta la calidad o sabor del agua, pues Adolph y sus colaboradores encontraron que no importaba qué tan sabrosa fuera preparada el agua, el patrón de bebida permanecía igual. Tampoco hay diferencia si es agua caliente, fría o helada ni si tiene sal, azúcar o sabor de fruta, pues el resultado es el mismo.

Dill sugiere una buena explicación para este extraño patrón de bebida. Cuando el hombre suda, también pierde sal y si bebe lo suficiente como para recuperar toda el agua perdida, el resultado es una indeseada baja concentración de sal en la sangre. Por lo tanto, la gran cantidad de agua, la suficiente como para recuperar completamente la perdida de la sangre, debe esperar hasta que se coma. Esta sugerencia parece buena, pero Adolph mostró que reemplazar la pérdida de sal hora tras hora reducía sólo ligeramente la deshidratación voluntaria. Así que debemos aceptar, sin una explicación adecuada, que el hombre es un bebedor lento.

Cierta vez me impresionó mucho la cantidad de agua que un asno puede beber y quise probar mi propia capacidad para el agua. Estuve sin beber durante unas pocas horas hasta que estuve extremadamente sediento y sentía que podía beber tremendos volúmenes de líquido. Había medido un litro de agua para empezar y encontré que podía beberla fácilmente en un minuto, mientras el asno bebía 7 a 8 litros por minuto. Fue difícil beber el litro completo y pude hacerlo con dificultad en el mismo tiempo. Todo deseo de continuar bebiendo otro litro se esfumó y yo podía beber sólo sorbos ocasionales forzándome.

Ladell encontró que cuando la pérdida de agua de la piel es rápida, el hombre no puede reemplazarla bebiendo aún cuando trate de hacerlo. Cuando la tasa de sudoración alcanza 50 ml por minuto, los esfuerzos para recuperar esa agua bebiendo generalmente conducen al vómito, sea agua salina o potable. Como veremos después, los patrones de bebida en los animales como el camello, el asno y el perro son completamente diferentes con mucho mayores cantidades de agua ingeridas en periodos cortos de tiempo.

Pérdida de agua, deshidratación, muerte

La situación paradójica de que la sed del hombre no basta para recuperar su agua corporal significa que, aún cuando haya tanta agua como sea posible, siempre sobreviene un grado de deshidratación. Si no tiene agua o tiene poca, la deshidratación progresa más allá y su funcionamiento físico y mental se deteriora aún en una deshidratación moderada. Se mencionarán algunos de estos cambios del hombre deshidratado para proveer de bases para la discusión de los efectos fisiológicos de la privación de agua.

Obviamente, la deshidratación experimental de sujetos humanos no se ha llevado a un punto donde la vida del sujeto esté en peligro, así que la mayoría de la información que tenemos ha sido recolectada por inferencia de experimentación animal y de reportes ocasionales de personas que se perdieron en el desierto sin agua. En los últimos casos, si una persona se encontró antes de la muerte, lo principal ha sido la recuperación más que la observación a los estadios últimos de muerte por deshidratación y, aún así, raramente hay un observador entrenado para notar la condición y los síntomas durante la recuperación.

Funcionamiento del riñón

Los ajustes principales del contenido de agua en el cuerpo son hechos por los riñones. En un clima moderado, los riñones excretan generalmente de 1.0 a 1.5 litros de agua por día, pero si por alguna razón el suministro de agua se incrementa, puede eliminar un exceso de unos 20 litros por día. Cuando el consumo de agua se restringe, el volumen de la orina se reducirá y puede ser menos de medio litro, pero la formación de orina cesa enteramente sólo en la deshidratación más severa cuando los procesos fisiológicos se deterioran y el riñón falla.

En un clima desértico, si se tiene suficiente agua para beber, los volúmenes de la orina son algo menos de un litro. Adolph y Dill encontraron un volumen promedio de orina de 825 ml por día, que es aproximadamente 25% más bajo que el observado en los mismos sujetos durante el invierno. Sin embargo, la exposición al calor al trabajo pesado producen pérdida de agua que no se compensa completamente al beber y la deshidratación voluntaria en que se incurre lleva a una posterior reducción en el volumen de orina con valores de 0.4 y 0.5 litros. La tasa más baja observada por Adolph y sus colaboradores fue de 230 ml por día. Hasta donde sabemos, continúan formándose volúmenes similares de orina mientras la deshidratación aumenta, hasta que la función del riñón cesa en los estadios más avanzados.

Cuando el riñón conserva agua, lo hace para formar orina donde los productos de excreción están en concentraciones elevadas. Cuando se alcanza la máxima habilidad de concentración del riñón, no se puede retener ninguna cantidad de agua y, por lo tanto, el volumen de la orina es determinado por la cantidad de productos de excreción. De éstos, los más importantes son la urea y el cloruro de sodio y la habilidad del riñón para concentrarlos es inherente en su estructura detallada en cada animal. El riñón del hombre no es particularmente poderoso; los riñones de las ratas y los perros son aproximadamente dos veces más poderosos y así pueden eliminar una cantidad determinada de excreta con sólo la mitad del agua. No hay indicación de que el hombre pueda ser entrenado para excretar una orina altamente concentrada; el poder máximo de concentración del riñón no está sujeto a cualquier modificación apreciable. Puesto que la salida de orina permanece aproximadamente igual bajo una creciente deshidratación, no se realiza ningún ahorro en el uso de agua por permitir que el hombre se deshidrate más.

El volumen mínimo de orina es dictado por los productos de excreción y es modificado con los cambios en la dieta. La suma de la urea depende del consumo de proteínas, pero no decrece a cero aún en dietas libres de ellas. Como hemos visto, la cantidad de cloruro de sodio que maneja el riñón puede ser muy bajo cuando pérdidas grandes en el sudor demandan su conservación y esto es aproximadamente lo que sucede cuando se le priva de agua en el desierto. Por otro lado, un hombre que beba agua salina, o el náufrago que bebe agua de mar, está en una situación enteramente diferente. El agua de mar está concentrada aproximadamente al doble que la concentración máxima de orina en el hombre, y su ingestión lleva, por lo tanto, a una deshidratación progresiva y rápida. Para el hombre deshidratado, beber orina no lleva a nada porque la orina , como fue formada, fue casi tan concentrada como el riñón lo puede hacer. Su reingestión requiere la excreción de los mismos solutos, que requerirán otra vez la cantidad de agua original.

Sudar durante la deshidratación

El gasto total de agua para la formación de sudor puede alcanzar fácilmente 10 a 15 litros por día y una reducción en este tremendo volumen puede ser cuantitativamente mucho más importante que la reducción en la pequeña cantidad de agua gastada para la formación de orina. Si el riñón del hombre fuera, por ejemplo, el doble de eficiente de lo que es, el ahorro de agua sería quizá de 200 ml en un día. Comparado con el gasto de agua en el sudor, tal ahorro sería sólo del uno o dos por ciento y sería relativamente insignificante.. Por otro lado, una reducción de la mitad de agua convertida en sudor sería realmente importante.

La cantidad de agua usada para sudar está determinada por la necesidad de regular el calor. Puesto que el calor depende principalmente de factores físicos tales como la diferencia entre la temperatura del aire y la de la piel, o la carga de radiación del sol y el suelo caliente, uno podría esperar que se podría realizar cualquier ahorro significante de agua. La noción de que el hombre puede entrenarse a sí mismo a usar menos agua en el desierto, tal como lo hace para esfuerzos deportivos, está basada en un pensamiento deseable más que en la lógica.

Durante observaciones extensivas del hombre en el desierto efectuadas por el grupo de Adolph de la Universidad de Rochester, no se encontraron evidencias de que el hombre pudiera aprender a estar bien con menos agua de lo que exigían las condiciones físicas existentes. En una prueba, dos grupos de hombres jóvenes fueron comparados en peso y después caminaron en el desierto en el mismo camino al mismo tiempo. Los grupos podían ser comparables, pero uno bebió libremente durante la caminata mientras el otro no bebió nada. En una marcha de ocho horas a una temperatura de 35º C la evaporación de agua promedio en el grupo con agua fue de 5.24 litros, mientras que el grupo sin agua tenía una evaporación de 4.68 litros. Este último grupo usó 11 por ciento menos agua para el enfriamiento evaporativo. Esto muestra que la tasa de sudoración es de la misma magnitud, sea con bebida o sin ella, pero indica también que podría haber una ligera reducción en el gasto de agua en los hombres sin agua. Es difícil evaluar si esto fue debido a una diferencia fisiológica verdadera porque uno de los grupos llegó a estar más deshidratado (7.4 por ciento de peso contra 4.3 por ciento en aquellos que bebieron todo lo que quisieron), o a diferencias sutiles tales como a una forma más económica de caminar o a una reducción en el esfuerzo en el grupo sin agua.

Volumen de agua que decrece

Como las glándulas sudoríparas remueven agua, la fuente inmediata de esta agua es la sangre en la sangre que fluye en la piel. Sin embargo, puesto que la suma de sudor producido en pocas horas puede exceder con mucho el volumen total de la sangre, la pérdida de agua debe ser distribuida al agua que está presente fuera del sistema vascular al menos en cierta medida. El intercambio de agua entre los vasos capilares y los tejidos es extremadamente rápido, pero está regido por leyes complejas que sólo entendemos parcialmente.

Cuando los investigadores de Rochester estudiaron los efectos de la deshidratación en el hombre, observaron que el agua del plasma contribuía más que su parte proporcional a la pérdida de agua. En hombres deshidratados en 1 a 11 por ciento de su peso corporal, la reducción del volumen del plasma fue de aproximadamente de 2.5 veces la esperada de la pérdida total de agua. Resultados similares fueron obtenidos por Robinson que encontró una reducción promedio de 6.5 por ciento en el volumen del plasma en hombres que estaban deshidratados en un 3 por ciento de su peso corporal. En estos experimentos no hubo cambios significativos en los volúmenes totales de células circulantes o proteínas de plasma, una observación que fue hecha también por el grupo de Rochester. De esta forma, una consecuencia importante de la pérdida de agua del plasma sanguíneo es un incremento en la concentración de los glóbulos rojos (hematocrito) y en la concentración de las proteínas. Esto significa un incremento en la viscosidad de la sangre, que produce una carga adicional al corazón porque ahora toma más trabajo bombear la sangre por los vasos sanguíneos. Como veremos pronto, la pérdida preferencial del volumen de plasma y la viscosidad creciente son verdaderamente desafortunados.

Pulso y función cardiaca

Hace casi 200 años, Blagden observó un incremento en el pulso cuando los hombres estaban sujetos a grandes temperaturas. Muchos investigadores posteriores han hecho la misma observación y Adolph y sus colaboradores han hecho observaciones sistemáticasdel pulso cardiaco a varios grados de déficit de agua. En estos estudios el incremento en el pulso estaba relacionado de cerca con el grado de déficit de agua y alcanzaba aproximadamente 40 latidos por minuto sobre el normal cuando se había perdido 8 por ciento de peso corporal. El trabajo físico, por supuesto, incrementa más el pulso y añade más tensión al sobrecargado corazón de un organismo deshidratado.

Si se midiera el volumen de cada latido en una persona deshidratada, se encontraría un decremento cuando el pulso aumenta. El porcentaje es similar, así que cuando el pulso se incrementa 40 por ciento sobre el valor inicial, el volumen de sangre ha disminuido aproximadamente 40 por ciento. De esta forma, la cantidad de sangre bombeada por el corazón en cada minuto (rendimiento cardiaco) permanece aproximadamente inalterado.

La confusión de la circulación normal causada por el incremento en el pulso cardiaco, el decremento en el volumen por latido y el incremento en la viscosidad de la sangre es un factor muy importante en las reacciones al calor y a la deshidratación. Si la temperatura del cuerpo debe ser controlada, el calor producido en las partes más profundas del cuerpo debe ser transferido a la piel para ser disipado. Esta transferencia se efectúa principalmente por la circulación de la sangre en la piel porque la conducción del calor desde las partes más profundas del cuerpo a la superficie es lenta y es sólo una pequeña parte del calor total transferido. A menos que todo el calor producido en el cuerpo sea removido y disipado, la temperatura corporal se eleva y la tolerancia a esta situación es limitada. La sangre usada para el transporte de calor a la piel es arterial y es, de cierta forma, desviada de su función principal de llevar oxígeno a los tejidos. Por lo tanto, los tejidos deben recibir ahora una parte más reducida de la sangre total, que ya se había reducido en volumen por la deshidratación. Si, al mismo tiempo, la viscosidad de la sangre se incrementa, la demanda del corazón puede alcanzar magnitudes que no puedan ser sostenibles.