Função e Bases MolecularesA matéria da vida: água, pH e as proteínas que trabalham

Água, osmolalidade e tonicidade

Nem toda partícula manda na água

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O caso

Duas cenas do mesmo hospital, no mesmo turno. Uma criança internada por gastroenterite recebe soro de manutenção com 77 mmol/L de sódio. No dia seguinte, sem nova perda relevante de sal, o sódio está em 126 mEq/L e ela convulsiona.

Num leito adiante, um adulto em choque recebe 1000 mL de cristaloide e a pressão sobe pouco. Colocaram um litro dentro dele. Onde foi parar? As duas cenas obrigam a responder à mesma pergunta: o que determina para onde a água vai?

Entre os compartimentos separados pela membrana celular, a água se redistribui de acordo com os solutos que não atravessam livremente a membrana. São eles que conseguem sustentar um gradiente osmótico e alterar o volume da célula.

E aqui aparece a confusão que este capítulo desmonta. No corredor, fala-se em “osmolaridade” como se qualquer aumento de partículas tivesse o mesmo efeito sobre a água. Não tem. A osmolalidade responde a uma pergunta: quantas partículas osmoticamente ativas existem por quilograma de água? O osmômetro conta todas elas, inclusive aquelas que atravessam rapidamente as membranas.

A tonicidade responde a outra: quais dessas partículas conseguem manter água de um lado da membrana e, portanto, modificar o volume celular? O osmômetro conta. A membrana decide. Ureia e etanol podem aumentar a osmolalidade sem aumentar proporcionalmente a tonicidade. Como atravessam as membranas celulares, não sustentam em equilíbrio o mesmo gradiente transcelular produzido por um osmol efetivo. Um paciente urêmico, portanto, pode apresentar osmolalidade elevada sem que isso signifique células encolhidas pela mesma proporção.

Comparação entre osmolalidade, permeabilidade da membrana e tonicidade.
O osmômetro conta partículas; a tonicidade depende dos osmóis efetivos e prevê o deslocamento sustentado de água.

E existe a situação oposta: tonicidade elevada com sódio baixo. Na hiperglicemia importante, a glicose acumulada no extracelular funciona como osmol efetivo. Água sai das células para o espaço extracelular e dilui o sódio plasmático. Assim, pode-se medir hiponatremia em um paciente cuja tonicidade está aumentada.

Hiperglicemia deslocando água do intracelular para o extracelular e reduzindo a concentração de sódio medida.
Na hiperglicemia importante, a água deixa as células e dilui o sódio extracelular; pode haver hiponatremia com tonicidade aumentada.

Esse deslocamento foi medido experimentalmente. Em seis voluntários saudáveis, com a ação da insulina suprimida e a glicemia elevada a valores superiores a 600 mg/dL, a queda média do sódio foi de aproximadamente 2,4 mEq/L para cada aumento de 100 mg/dL da glicose — maior que o fator tradicional de 1,6.

E a relação não foi perfeitamente linear. Até cerca de 400 mg/dL, o fator de 1,6 descreveu razoavelmente os dados; acima desse valor, naquele pequeno estudo experimental, uma correção próxima de 4,0 mEq/L por 100 mg/dL ajustou-se melhor às observações.

Isso não significa que todo paciente com glicemia acima de 400 mg/dL deva ser corrigido automaticamente por 4,0. Significa algo mais interessante: até uma regra aparentemente simples depende da faixa em que está sendo aplicada e da evidência que a sustenta. Este capítulo é sobre a diferença entre contar partículas e prever para onde a água vai — e sobre por que um litro é um litro só enquanto ainda está na bolsa.

02

O mecanismo

Comece pelo fato mais importante e mais esquecido: não existe bomba de água no corpo humano. Há bombas de sódio, de prótons, de cálcio. Não há bomba de água. A água atravessa as membranas passivamente, inclusive por aquaporinas, e sua distribuição entre o meio intra e extracelular responde às diferenças de concentração dos solutos que não atravessam livremente aquela membrana.

Distribuição de solução salina isotônica, glicose a cinco por cento e salina hipertônica.
A composição da solução determina o compartimento expandido e o sentido do fluxo de água entre LEC e LIC.

Esse detalhe importa. A água não simplesmente “vai para onde há mais soluto”: ela responde aos osmóis efetivos. E nem todo movimento de água no corpo é osmótico — entre plasma e interstício, por exemplo, também importam forças hidrostáticas e oncóticas. Mas, quando a pergunta é o volume da célula, quem manda é a tonicidade.

A água do corpo está repartida em compartimentos, e as proporções entre eles ajudam a prever para onde vai o que se infunde. Em um adulto típico, cerca de dois terços da água corporal estão dentro das células. O terço restante constitui o líquido extracelular, dividido principalmente entre interstício e plasma. Dentro do extracelular, aproximadamente três quartos estão no interstício e apenas um quarto no plasma.

Guarde a ordem de grandeza: o plasma é uma fração pequena da água corporal total. É por isso que colocar um litro na veia não significa manter um litro dentro dos vasos. Agora a peça que separa os compartimentos. A membrana celular é altamente permeável à água e seletivamente permeável aos solutos.

É a seletividade que faz a diferença. Um soluto produz tonicidade quando permanece predominantemente de um lado da membrana e consegue sustentar um gradiente osmótico. Se atravessa rapidamente e se equilibra entre os compartimentos, esse gradiente não se sustenta.

Daí a distinção que organiza o capítulo inteiro. Osmóis efetivos são aqueles que, naquela membrana e naquele intervalo de tempo, permanecem suficientemente restritos a um compartimento para deslocar água. Os sais de sódio são os principais determinantes da tonicidade extracelular; o manitol infundido é outro exemplo clássico.

Osmóis inefetivos atravessam as membranas com facilidade suficiente para não sustentar, em equilíbrio, um gradiente transcelular importante. Ureia e etanol são exemplos clássicos. O osmômetro conta. A membrana decide. E há um caso particularmente importante: a glicose.

Não é correto classificá-la simplesmente como “inefetiva com insulina” e “efetiva sem insulina”. Em concentrações fisiológicas, a glicose é continuamente transportada e metabolizada e contribui pouco para a tonicidade. Na hiperglicemia importante, porém, sua concentração extracelular aumenta o suficiente para que ela se comporte como um osmol efetivo relevante: a tonicidade extracelular sobe e água sai das células.

A insulina modifica esse processo ao favorecer a captação e o metabolismo da glicose em tecidos sensíveis, mas não existe uma chave binária em que a simples presença ou ausência do hormônio mude a natureza física da molécula.

Agora olhe para o que o laboratório faz. Antes, um ajuste de vocabulário. Osmolaridade é o número de osmóis por litro de solução. Osmolalidade é o número de osmóis por quilograma de água. Tonicidade é a capacidade dos osmóis efetivos de produzir uma alteração sustentada do volume celular.

No plasma, osmolaridade e osmolalidade costumam ter valores numericamente próximos, e na linguagem cotidiana os termos acabam misturados. Mas osmolalidade e tonicidade respondem a perguntas diferentes. O osmômetro mede uma propriedade coligativa e informa a osmolalidade: ele contabiliza as partículas dissolvidas independentemente de sua capacidade de atravessar a membrana celular.

A célula, por outro lado, responde à tonicidade. É por isso que uma osmolalidade elevada pode representar situações fisiologicamente muito diferentes. Se o aumento decorre de um osmol efetivo, há tendência a alteração do volume celular. Se decorre predominantemente de ureia, a osmolalidade pode subir muito sem produzir aumento proporcional da tonicidade.

Vale separar ainda uma terceira pergunta: o hiato osmolar, calculado pela diferença entre a osmolalidade medida e a estimada a partir dos principais solutos conhecidos do plasma. Um hiato aumentado sugere a presença de osmóis não contabilizados pela fórmula e pode levantar, no contexto adequado, a suspeita de substâncias como metanol ou etilenoglicol. Não é, porém, um teste específico nem exclui intoxicação quando normal.

São perguntas diferentes: Quantas partículas existem? → osmolalidade. Quais delas mudam o volume da célula? → tonicidade. Há partículas não explicadas pela conta habitual? → hiato osmolar. Passe agora ao efeito, porque ele foi medido em gente. Na hiperglicemia importante, a glicose extracelular aumenta a tonicidade e puxa água para fora das células. Essa água chega ao extracelular e dilui o sódio plasmático.

Em um experimento controlado, isso pode acontecer sem perda de sódio do organismo. Seis voluntários saudáveis foram submetidos exatamente a esse modelo: a secreção endógena de insulina foi bloqueada com somatostatina, a glicemia foi elevada a mais de 600 mg/dL em aproximadamente uma hora e glicose e sódio foram medidos a cada dez minutos.

O sódio caiu, em média, 2,4 mEq/L para cada aumento de 100 mg/dL da glicose — significativamente mais que o fator tradicional de 1,6 mEq/L (p = 0,02). E a relação não foi perfeitamente linear: até cerca de 400 mg/dL, o fator de 1,6 descreveu razoavelmente os dados; acima desse valor, naquele pequeno estudo experimental, uma correção próxima de 4,0 mEq/L por 100 mg/dL ajustou-se melhor às observações.

Duas leituras saem daí. A primeira é fisiológica: parte da hiponatremia observada na hiperglicemia é translocacional. Água saiu das células e diluiu o sódio extracelular. Isso não significa que um paciente real com cetoacidose diabética ou estado hiperosmolar não tenha perdido sódio. Nessas condições, a diurese osmótica provoca perdas importantes de água e eletrólitos ao mesmo tempo. O sódio corrigido ajuda a estimar o componente produzido pela redistribuição de água; ele não mede sozinho o estoque corporal de sódio.

A segunda leitura é sobre o número: um fator de correção é um ajuste empírico, não uma lei física. O estudo mostrou que a relação pode variar com a faixa de glicemia — e foi realizado em apenas seis voluntários saudáveis.

Volte aos soros do começo, porque agora eles se leem melhor. Glicose a 5% é aproximadamente isotônica dentro da bolsa. Depois que a glicose é captada e metabolizada, porém, o que resta é essencialmente água livre, que pode se distribuir por toda a água corporal. Por isso, apenas uma pequena fração do volume administrado permanece no plasma após a redistribuição.

Salina isotônica fornece sódio e cloro, que permanecem predominantemente no líquido extracelular. Seu volume se distribui entre plasma e interstício, e apenas uma fração permanece intravascular. Soro de manutenção com 77 mmol/L de sódio contém muito menos eletrólito que uma solução isotônica e fornece uma quantidade importante de água livre em relação aos eletrólitos. Se o rim não consegue eliminar essa água, o sódio plasmático pode cair.

Essa diferença de distribuição também pode ser medida. Em um estudo de cinética de volume, doze voluntários saudáveis receberam, em sequência aleatorizada, Ringer com lactato, glicose a 5% e duas soluções de hidroxietilamido. Foram obtidos 671 pontos de diluição plasmática derivados das medidas de hemoglobina.

Os cristaloides foram mais bem descritos por um modelo de dois volumes, enquanto os coloides foram descritos por um modelo de um volume. Nas simulações para uma mesma quantidade administrada, os coloides estudados produziram aproximadamente quatro vezes mais expansão plasmática que os cristaloides.

O ponto aqui não é concluir que “coloide é quatro vezes melhor”. O estudo foi realizado em voluntários saudáveis, utilizou soluções específicas de amido e descreveu cinética de distribuição, não superioridade clínica ou indicação terapêutica.

O que interessa para este capítulo é o modelo: para explicar o comportamento dos cristaloides, foi necessário admitir um compartimento central e outro periférico. Além disso, a quantidade de água extracelular foi uma covariável significativa do volume periférico de distribuição do Ringer.

Em linguagem menos matemática: o líquido não ficou onde a agulha o colocou. O modelo tornou visível a redistribuição entre os compartimentos. Falta a última peça, e ela transforma fisiologia em consequência clínica. Uma criança doente — com dor, náusea, vômitos, febre ou no pós-operatório — pode liberar ADH por estímulos não osmóticos. Com ADH circulando, o rim reduz a excreção de água livre mesmo quando a tonicidade já está baixa.

Se essa criança recebe uma solução de manutenção que fornece grande quantidade de água livre, cria-se o cenário para hiponatremia. Isso foi testado em um ensaio randomizado e duplo-cego com 690 crianças hospitalizadas que necessitavam de hidratação intravenosa de manutenção por seis horas ou mais. Elas receberam solução com 140 mmol/L ou 77 mmol/L de sódio.

Os dados do desfecho primário estavam disponíveis para 319 crianças do grupo de 140 mmol/L e 322 do grupo de 77 mmol/L. Houve hiponatremia em 12 crianças (4%) no grupo isotônico e em 35 (11%) no grupo hipotônico — OR 0,31 (IC95% 0,16–0,61; p = 0,001).

Durante o período de tratamento, ocorreram convulsões em um paciente do grupo isotônico e sete do grupo hipotônico. Esse achado chama atenção, mas não deve ser interpretado isoladamente como prova de que todas essas convulsões foram causadas pelo fluido. O resultado principal do ensaio foi a redução do risco de hiponatremia com a solução isotônica.

A mensagem fisiológica é mais importante que decorar os números: não basta perguntar quantos mililitros serão administrados; é preciso perguntar o que existe dentro deles e o que o rim fará com essa água. Volte então à confusão do começo.

No corredor, osmolaridade, osmolalidade e tonicidade frequentemente são usadas como se fossem a mesma coisa. Não são. Osmolaridade e osmolalidade descrevem concentração de partículas em unidades diferentes. Tonicidade pergunta quais dessas partículas conseguem sustentar um gradiente através da membrana celular e, portanto, alterar o volume da célula.

Elas podem caminhar juntas — e frequentemente caminham. Mas divergem justamente nos casos em que reconhecer a diferença importa: uremia, presença de álcoois, hiperglicemia e administração de diferentes soluções intravenosas. Esse é um tipo perigoso de erro porque nada precisa estar errado na medição. O número pode estar certo, a conta pode estar certa e ainda assim a conclusão fisiológica estar errada — porque se respondeu a uma pergunta diferente daquela que precisava ser feita.

O antídoto é simples. Antes de interpretar o número, pergunte: Quantas partículas há? Quais delas a membrana deixa atravessar? E, portanto, para que lado a água tende a se redistribuir? A pergunta que fica é: Este número mede a grandeza sobre a qual eu vou decidir — ou uma grandeza vizinha que só coincide com ela algumas vezes?

Silhueta com a água corporal repartida em intracelular, interstício e plasma, corte de membrana comparando osmóis efetivos que puxam água com ureia e etanol que atravessam sem mover nada, e três blocos separando osmolalidade medida, tonicidade e hiato osmolar.
Um soluto só puxa água se a membrana não o deixar passar. Ureia e etanol passam — e por isso aparecem no osmômetro sem aparecer na célula.
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O que o mecanismo explica

Seis perguntas que separam contar partículas de mover água.

  • Como a osmolalidade pode estar alta sem que a célula encolha?

    Porque o osmômetro conta todas as partículas, mas apenas os osmóis efetivos sustentam um gradiente transcelular e alteram o volume da célula.

  • Como um paciente pode ter sódio baixo e, ao mesmo tempo, tonicidade alta?

    Na hiperglicemia importante, a glicose extracelular aumenta a tonicidade, puxa água para fora das células e dilui o sódio plasmático.

  • Por que glicose a 5% não funciona como expansor volêmico sustentado?

    Depois que a glicose é captada e metabolizada, sobra essencialmente água livre, que se distribui por toda a água corporal; apenas pequena fração permanece no plasma.

  • Por que um litro de cristaloide não permanece dentro dos vasos?

    O sódio mantém o líquido no compartimento extracelular, mas não exclusivamente no plasma: o volume se redistribui entre plasma e interstício.

  • Por que uma criança doente pode desenvolver hiponatremia com um soro de manutenção hipotônico?

    Estímulos não osmóticos podem manter o ADH elevado, reduzindo a excreção de água livre. Se o soro também fornece água livre, o sódio plasmático pode cair.

  • Por que um hiato osmolar elevado não diz, sozinho, para que lado a água vai se mover?

    O hiato osmolar sugere osmóis não contabilizados pela fórmula, mas não informa se essas partículas atravessam a membrana. Detectar partículas e prever tonicidade são perguntas diferentes.

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Como se orientar

Começar pela membrana
Antes de pensar na água, pergunte quais solutos atravessam livremente a membrana e quais permanecem restritos a um compartimento.
Separar osmolalidade de tonicidade
Osmolalidade conta partículas; tonicidade considera apenas aquelas capazes de sustentar um gradiente e modificar o volume celular.
Identificar o osmol efetivo
Sódio, manitol e glicose em hiperglicemia importante podem aumentar a tonicidade porque permanecem predominantemente no extracelular e deslocam água.
Ler o sódio junto com a glicose
Sódio baixo não significa necessariamente hipotonicidade: na hiperglicemia, a água sai das células e dilui o sódio enquanto a tonicidade aumenta.
Perguntar onde o líquido vai se distribuir
Água livre se distribui por toda a água corporal; soluções com sódio permanecem predominantemente no extracelular, entre plasma e interstício.
Separar três perguntas diferentes
Osmolalidade pergunta quantas partículas existem; tonicidade pergunta quais movem água; hiato osmolar pergunta se há osmóis não explicados pela fórmula.
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O raciocínio

Quando o problema envolve água, sódio ou osmolalidade, o raciocínio começa pela membrana e termina perguntando onde a água realmente vai se distribuir.

  1. 1

    Definir qual compartimento está em jogo

    Pergunte se o problema é entre intracelular e extracelular ou entre plasma e interstício. As forças que governam esses movimentos não são exatamente as mesmas.

    Erro comum: Tratar todo movimento de água do corpo como se fosse apenas osmose através da membrana celular.

  2. 2

    Identificar os solutos relevantes

    Liste os solutos presentes e pergunte quais atravessam livremente a membrana e quais permanecem predominantemente de um lado.

    Erro comum: Achar que toda partícula dissolvida exerce o mesmo efeito sobre o volume celular.

  3. 3

    Separar osmolalidade de tonicidade

    Osmolalidade conta partículas; tonicidade considera os osmóis efetivos capazes de sustentar um gradiente transcelular.

    Erro comum: Usar os dois termos como se fossem sinônimos em qualquer situação.

  4. 4

    Reconhecer o osmol inefetivo

    Ureia e etanol podem elevar a osmolalidade medida, mas atravessam as membranas e não sustentam proporcionalmente a tonicidade.

    Erro comum: Concluir que toda osmolalidade elevada significa célula encolhida.

  5. 5

    Tratar a glicose como um caso próprio

    Na hiperglicemia importante, a glicose extracelular aumenta a tonicidade e desloca água do intracelular para o extracelular.

    Erro comum: Classificar a glicose simplesmente como efetiva “sem insulina” e inefetiva “com insulina”.

  6. 6

    Interpretar o sódio no contexto da glicose

    Se a glicemia está muito elevada, parte da queda do sódio pode ser translocacional, causada pela saída de água das células.

    Erro comum: Interpretar todo sódio baixo como excesso de água hipotônica e baixa tonicidade.

  7. 7

    Usar a correção do sódio com cautela

    A correção estima quanto da hiponatremia decorre da redistribuição de água. Os fatores publicados são empíricos e podem variar conforme a faixa de glicemia.

    Erro comum: Tratar 1,6, 2,4 ou 4,0 como constantes físicas universais.

  8. 8

    Separar hiato osmolar de tonicidade

    O hiato osmolar pergunta se existem osmóis não explicados pela fórmula; não informa, sozinho, se esses osmóis alteram o volume celular.

    Erro comum: Usar hiato osmolar elevado como sinônimo de hipertonicidade.

  9. 9

    Perguntar o que sobra depois da infusão

    Na glicose a 5%, a glicose é metabolizada e resta essencialmente água livre. Na salina isotônica, os eletrólitos permanecem predominantemente no extracelular.

    Erro comum: Prever a distribuição do soro apenas pela osmolaridade que ele tinha dentro da bolsa.

  10. 10

    Seguir o volume pelos compartimentos

    Cristaloide isotônico distribui-se entre plasma e interstício; por isso, apenas uma fração do volume infundido permanece intravascular.

    Erro comum: Supor que 1 litro administrado pela veia equivale a 1 litro de expansão plasmática.

  11. 11

    Adicionar o rim ao raciocínio

    Pergunte se o ADH está elevado. Em doença aguda, estímulos não osmóticos podem impedir a excreção adequada de água livre.

    Erro comum: Analisar a composição do soro sem considerar o que o rim fará com a água administrada.

  12. 12

    Fechar com três perguntas

    Quantas partículas há? Quais delas são osmóis efetivos? Depois da redistribuição e da ação renal, para onde a água tende a ir?

    Erro comum: Começar pela fórmula antes de definir qual grandeza fisiológica precisa ser explicada.

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Esperado e alterado

Normal
  • Osmolalidade e tonicidade costumam caminhar juntas.
  • Sódio é o principal determinante da tonicidade extracelular.
  • Ureia e etanol elevam a osmolalidade sem efeito proporcional na tonicidade.
  • Cristaloide isotônico distribui-se pelo líquido extracelular.
  • Glicose a 5% fornece água livre após metabolização.
  • ADH reduz a excreção de água livre.
Osmolalidade alta com tonicidade pouco alterada
Pode ocorrer quando a elevação é causada principalmente por osmóis que atravessam as membranas, como ureia ou etanol. O número medido sobe sem produzir alteração proporcional do volume celular.
Sódio baixo com tonicidade alta
Sugere um osmol efetivo extracelular, classicamente glicose em hiperglicemia importante. A água sai das células, dilui o sódio plasmático e aumenta o volume extracelular.
Hiponatremia após solução hipotônica
Ocorre quando a oferta de água livre supera a capacidade renal de eliminá-la, especialmente na presença de ADH elevado por estímulos não osmóticos.
Hiato osmolar aumentado
Indica osmóis presentes no plasma que não foram adequadamente contabilizados pela fórmula de osmolalidade calculada. Não informa, sozinho, se há aumento da tonicidade.
Expansão plasmática menor que o volume infundido
É esperada com cristaloides, porque o líquido administrado se redistribui pelo compartimento extracelular e grande parte alcança o interstício.
Ausência de correlação simples entre sódio e estado volêmico
A concentração de sódio informa sobretudo a relação entre soluto e água, não o estoque corporal total de sódio nem, isoladamente, o volume circulante.
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Por que isso importa

Não existe bomba de água. A água atravessa as membranas passivamente e, entre o meio intra e extracelular, redistribui-se em resposta aos solutos que não atravessam livremente a membrana. A maior parte da água está dentro das células; no extracelular, o plasma é a menor fração. É por isso que colocar líquido na veia não significa mantê-lo dentro do vaso.

E a peça decisiva é a seletividade: um soluto só sustenta movimento transcelular de água se permanecer predominantemente de um lado da membrana. Osmol efetivo — como os sais de sódio e o manitol — permanece restrito o suficiente para sustentar um gradiente e puxar água. Osmol inefetivo — como ureia e etanol — atravessa a membrana e não sustenta, em equilíbrio, o mesmo gradiente transcelular.

E a glicose merece uma categoria própria. Em concentrações fisiológicas, sua contribuição para a tonicidade é pequena. Na hiperglicemia importante, porém, a concentração extracelular aumenta o suficiente para elevar a tonicidade e puxar água para fora das células.

O osmômetro conta partículas e não sabe quais atravessam a membrana. O aparelho mede osmolalidade; a célula responde à tonicidade. O hiato osmolar é ainda uma terceira pergunta: existem osmóis presentes que a fórmula habitual não contabilizou?

O osmômetro conta. A membrana decide. O efeito da hiperglicemia sobre o sódio foi medido em pessoas. Em seis voluntários saudáveis, com secreção de insulina bloqueada por somatostatina e glicemia elevada acima de 600 mg/dL, o sódio caiu em média 2,4 mEq/L para cada aumento de 100 mg/dL da glicose — mais que o fator tradicional de 1,6 (p = 0,02). A relação não foi perfeitamente linear: até cerca de 400 mg/dL, 1,6 descreveu razoavelmente os dados; acima disso, naquele pequeno experimento, um fator próximo de 4,0 ajustou-se melhor às observações.

Duas leituras saem daí. A primeira é fisiológica: na hiperglicemia aguda, parte da hiponatremia é translocacional — água sai das células e dilui o sódio enquanto a tonicidade está elevada. Isso não significa que um paciente real com cetoacidose ou estado hiperosmolar não perca sódio: a diurese osmótica também produz perdas importantes de água e eletrólitos.

A segunda é sobre o número: um fator de correção é um ajuste empírico, não uma lei física. E o próprio experimento mostrou que a relação pode mudar conforme a faixa de glicemia. Nos soros, a composição determina a distribuição.

Glicose a 5%, depois que a glicose é captada e metabolizada, fornece essencialmente água livre. Salina isotônica permanece predominantemente no líquido extracelular e se distribui entre plasma e interstício. Uma solução de manutenção com 77 mmol/L de sódio fornece, em relação a uma solução isotônica, uma proporção importante de água livre.

Essa distribuição também foi medida. Em 12 voluntários saudáveis, com 671 medidas de diluição plasmática, Ringer com lactato e glicose a 5% foram comparados a duas soluções de hidroxietilamido. Os cristaloides foram descritos por um modelo de dois volumes; os coloides, por um modelo de um volume. Nas simulações para a mesma quantidade administrada, os coloides estudados produziram cerca de quatro vezes mais expansão plasmática que os cristaloides.

Isso não significa que coloide seja “quatro vezes melhor” clinicamente. O estudo foi feito em voluntários saudáveis, com soluções específicas, e avaliou cinética de distribuição. O que interessa aqui é outra coisa: para explicar o cristaloide, o modelo precisou admitir que o líquido sai do plasma e alcança um segundo compartimento. A água extracelular foi, inclusive, uma covariável significativa do volume periférico de distribuição do Ringer.

O modelo encontrou o interstício. Falta o gatilho clínico: uma criança doente pode liberar ADH por estímulos não osmóticos — dor, náusea, vômitos, estresse pós-operatório. Com ADH elevado, o rim reduz a excreção de água livre.

Se essa criança recebe uma solução de manutenção que fornece mais água livre, aumenta o risco de hiponatremia. Isso foi testado em um ensaio duplo-cego com 690 crianças hospitalizadas. Elas receberam solução de manutenção com 140 mmol/L ou 77 mmol/L de sódio. Entre aquelas com dados disponíveis para o desfecho primário, houve hiponatremia em 12 de 319 (4%) no grupo de 140 mmol/L e em 35 de 322 (11%) no grupo de 77 mmol/L — OR 0,31 (IC95% 0,16–0,61; p = 0,001). Houve convulsão durante o período de tratamento em 1 paciente contra 7, respectivamente.

O dado das convulsões chama atenção, mas não prova que todas tenham sido causadas pela composição do soro. O resultado principal é mais sólido: a solução isotônica reduziu significativamente o risco de hiponatremia. O número de mililitros, portanto, não conta a história inteira. É preciso perguntar o que existe dentro deles e o que o rim fará com essa água.

A lição final é de vocabulário, mas tem consequência clínica. Osmolalidade e tonicidade são grandezas diferentes, e podem divergir justamente onde a decisão importa — no urêmico, na presença de álcoois e no hiperglicêmico. Esse tipo de erro não se anuncia: o número pode estar certo e a conta pode estar certa; o que está errado é a correspondência entre a grandeza medida e a grandeza sobre a qual se decide. Este número mede a grandeza sobre a qual eu vou decidir — ou uma vizinha que só coincide com ela algumas vezes?

SinalMedidaValorFonte
Queda do sódio sérico por elevação aguda da glicemia, em humanosEstudo experimental em 6 voluntários saudáveis, com supressão da secreção endógena de insulina por somatostatina e elevação aguda da glicemia acima de 600 mg/dL, com medidas seriadas de glicose e sódio.Queda média de 2,4 mEq/L no sódio para cada aumento de 100 mg/dL da glicose, maior que o fator tradicional de 1,6 (p = 0,02). A relação não foi linear: até cerca de 400 mg/dL, 1,6 descreveu razoavelmente os dados; acima disso, naquele experimento, um fator próximo de 4,0 ajustou-se melhor.Hillier TA, Abbott RD, Barrett EJ. Hyponatremia: evaluating the correction factor for hyperglycemia. Am J Med. 1999;106(4):399-403. doi:10.1016/S0002-9343(99)00055-8
Hiponatremia com soro de manutenção isotônico comparado ao hipotônico, em crianças hospitalizadasEnsaio clínico randomizado duplo-cego (E1, humano com desfecho) com 690 crianças admitidas em hospital pediátrico terciário que necessitavam de hidratação intravenosa de manutenção por 6 horas ou mais, com alocação estratificada pelo sódio basal e análise por intenção de tratar. Desfecho primário: sódio sérico abaixo de 135 mmol/L com queda de pelo menos 3 mmol/L em relação ao basal.12 de 319 (4%) com sódio a 140 mmol/L contra 35 de 322 (11%) com sódio a 77 mmol/L; razão de chances 0,31 (IC95% 0,16-0,61; p = 0,001). Convulsão no período em 1 paciente do grupo isotônico contra 7 do hipotônico, sem edema cerebral clinicamente aparente em nenhum grupoMcNab S, Duke T, South M, et al. 140 mmol/L of sodium versus 77 mmol/L of sodium in maintenance intravenous fluid therapy for children in hospital (PIMS): a randomised controlled double-blind trial. Lancet. 2015;385(9974):1190-1197. doi:10.1016/S0140-6736(14)61459-8
Expansão plasmática comparada entre cristaloides e coloides, para a mesma quantidade administradaEstudo em 12 voluntários saudáveis do sexo masculino (E2, fisiológico humano in vivo), em delineamento cruzado com sequências aleatorizadas e intervalos de uma semana, recebendo Ringer com lactato 40 mL/kg, glicose a 5% 20 mL/kg, tetra-amido a 6% 1000 mL e penta-amido a 10% 1000 mL em uma hora. A cinética foi estimada por modelagem não linear de efeitos mistos sobre 671 pontos de diluição plasmática derivados da hemoglobina.As soluções coloides produziram cerca de quatro vezes mais expansão plasmática que as cristaloides. Os cristaloides foram descritos por modelo de dois volumes e os coloides por modelo de um volume, com a água extracelular como covariável significativa do volume periférico de distribuição do Ringer com lactatoYi JM, Bang JY, Choi B, et al. Population-based volume kinetics of crystalloids and colloids in healthy volunteers. Sci Rep. 2019;9:18638. doi:10.1038/s41598-019-55171-1
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Esquemas e tabelas

A permeabilidade da membrana ao soluto decide se ele conta para a água ou só para o osmômetro.

SolutoAtravessa a membrana?Conta na osmolalidade medida?Move água?
Sódio e seus ânionsNãoSimSim — osmol efetivo
Manitol infundidoNãoSimSim — osmol efetivo
UreiaSimSimNão
EtanolSimSimNão
Glicose em concentração fisiológicaÉ transportada e metabolizada continuamenteSimPouco efeito tônico sustentado
Glicose em hiperglicemia importanteAcumula-se transitoriamente no extracelularSimSim — osmol efetivo relevante

Três perguntas, três grandezas, um nome só no corredor

GrandezaPergunta que respondeComo se obtémO que ela NÃO responde
Osmolalidade medidaQuantas partículas há neste plasmaOsmômetro, por propriedade coligativaSe a água vai se mover
TonicidadePara que lado a água vai andarApenas os osmóis efetivosSe há partícula não dosada
Hiato osmolarExiste partícula que ninguém mediuMedida menos calculadaA direção do movimento de água

O que cada soro faz

SoroComportamentoEfeito esperado sobre o sódio
Glicose a 5%Água livre após o metabolismo da glicose; distribui-se por toda a água corporalReduz
Salina isotônicaSódio permanece no extracelular; distribui-se pelo extracelularPraticamente não altera
Sódio a 77 mmol/LMistura: parte salina, parte água livreReduz, sobretudo com hormônio antidiurético circulante
  • Um fator de correção de sódio para hiperglicemia é ajuste empírico e muda de valor acima de 400 mg/dL.
  • Volume infundido não é volume que permanece no plasma: o cristaloide exige um modelo com um segundo compartimento.
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Erros que custam o achado

Achar que toda osmolalidade elevada significa hipertonicidade.
Porque o osmômetro conta todas as partículas, mas ureia e etanol podem elevar a osmolalidade sem aumentar proporcionalmente a tonicidade.
Dizer que a água sempre vai para onde há mais soluto.
Porque essa regra parece intuitiva, mas o volume celular depende dos osmóis efetivos, capazes de sustentar um gradiente através da membrana.
Classificar a glicose como efetiva “sem insulina” e inefetiva “com insulina”.
Porque a insulina modifica a captação da glicose, mas é a hiperglicemia extracelular importante que a torna um determinante relevante da tonicidade.
Interpretar todo sódio baixo como hipotonicidade.
Porque hiponatremia costuma acompanhar hipotonicidade, mas na hiperglicemia importante o sódio pode cair enquanto a tonicidade aumenta.
Achar que um litro infundido permanece onde foi colocado.
Porque o volume entra pela veia, mas sua distribuição depende da composição da solução e dos compartimentos aos quais seus solutos têm acesso.
Tratar o fator de correção do sódio como uma constante física.
Porque a fórmula produz um número preciso, mas os fatores de correção são estimativas empíricas e podem variar conforme a faixa de glicemia.
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Roteiro do raciocínio

Da ausência de bomba de água à distribuição dos líquidos, do soro que derruba o sódio à diferença entre osmolalidade e tonicidade.

  1. 01Partir da ausência de bomba de água
  2. 02Repartir a água corporal entre os compartimentos
  3. 03Separar permeabilidade à água de permeabilidade ao soluto
  4. 04Definir osmol efetivo
  5. 05Definir osmol inefetivo
  6. 06Tratar a glicose como caso particular da hiperglicemia
  7. 07Reconhecer o que o osmômetro faz
  8. 08Separar tonicidade de osmolalidade
  9. 09Situar o hiato osmolar como terceira pergunta
  10. 10Prever o efeito da hiperglicemia sobre o sódio
  11. 11Ler o experimento humano
  12. 12Reconhecer que o fator de correção é empírico e pode variar com a faixa de glicemia
  13. 13Ler cada soro pela fração de água livre
  14. 14Medir a diferença de distribuição entre cristaloides e coloides
  15. 15Ler o método por dentro e achar o interstício
  16. 16Acrescentar o hormônio antidiurético não osmótico
  17. 17Ler o ensaio pediátrico e o risco de hiponatremia
  18. 18Nomear a armadilha do vocabulário
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Teste-se

Sorteando as questões…
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Leve para o paciente

Menino de 2 anos é trazido pela família e a primeira coisa que você ouve é: "Doutor, ele está com diarreia desde ontem e hoje está mais molinho, quase não fez xixi." Agora é sua vez: conduza a anamnese, examine e monte o seu raciocínio.

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Revisão espaçada

7 dias

Por que ureia e etanol podem elevar a osmolalidade sem aumentar proporcionalmente a tonicidade? Como distinguir osmol efetivo de inefetivo? Por que uma solução com 77 mmol/L de sódio fornece quantidade importante de água livre?

30 dias

Explique por que um paciente com sódio de 128 mEq/L e glicemia de 600 mg/dL pode ter tonicidade elevada, como a hiperglicemia reduz o sódio medido e por que os fatores usados para corrigi-lo são estimativas empíricas, e não constantes físicas.

Água, osmolalidade e tonicidade — Ciclo básico | OsceLabs