Los iones de sodio ( Na + ) son necesarios en pequeñas cantidades para algunos tipos de plantas , [1] pero el sodio como nutriente es más generalmente necesario en mayores cantidades [1] por los animales , debido a su uso para la generación de impulsos nerviosos y para el mantenimiento del equilibrio electrolítico y el equilibrio de líquidos . En los animales, los iones de sodio son necesarios para las funciones antes mencionadas y para la actividad cardíaca y ciertas funciones metabólicas . [2] Los efectos de la sal sobre la salud reflejan lo que sucede cuando el cuerpo tiene demasiado o muy poco sodio. Las concentraciones características de sodio en organismos modelo son: 10 mM en E. coli , 30 mM en levadura en ciernes, 10 mM en células de mamíferos y 100 mM en plasma sanguíneo. [3]
Además, los iones de sodio son esenciales para varios procesos celulares. Son responsables del cotransporte de glucosa en el simporte de sodio y glucosa, se utilizan para ayudar a mantener la polaridad de la membrana con la ayuda de la bomba de sodio y potasio y se combinan con agua para diluir la mucosidad del lumen de las vías respiratorias cuando el receptor de transporte de fibrosis quística activo mueve iones de cloruro hacia las vías respiratorias. [4]
El requerimiento fisiológico mínimo de sodio es de entre 115 y 500 mg por día dependiendo de la sudoración debido a la actividad física y de si la persona está adaptada al clima. [5] El cloruro de sodio es la principal fuente de sodio en la dieta y se utiliza como condimento y conservante, como para encurtidos y cecina ; la mayor parte proviene de alimentos procesados. [6] La ingesta adecuada de sodio es de 1,2 a 1,5 g por día, [7] pero en promedio las personas en los Estados Unidos consumen 3,4 g por día, [8] [9] la cantidad mínima que promueve la hipertensión. [10] Tenga en cuenta que la sal contiene aproximadamente 39,3% de sodio en masa [11] —el resto es cloro y otros productos químicos traza; por lo tanto, el nivel máximo de ingesta tolerable de 2,3 g de sodio sería de aproximadamente 5,9 g de sal, aproximadamente 1 cucharadita . [12] La excreción diaria promedio de sodio está entre 40 y 220 mEq. [13]
Los niveles séricos normales de sodio se encuentran entre aproximadamente 135 y 145 mEq /L (135 a 145 mmol/L). Un nivel sérico de sodio inferior a 135 mEq/L se considera hiponatremia , que se considera grave cuando el nivel sérico de sodio es inferior a 125 mEq/L. [14] [15]
El sistema renina-angiotensina y el péptido natriurético auricular regulan indirectamente la cantidad de transducción de señales en el sistema nervioso central humano , que depende del movimiento del ion sodio a través de la membrana de la célula nerviosa, en todos los nervios. Por lo tanto, el sodio es importante en la función neuronal y la osmorregulación entre las células y el líquido extracelular ; la distribución de iones sodio está mediada en todos los animales por bombas sodio-potasio , que son bombas transportadoras activas de solutos , que bombean iones contra el gradiente, y canales sodio-potasio. [16] Se sabe que los canales de sodio son menos selectivos en comparación con los canales de potasio. El sodio es el catión más prominente en el líquido extracelular: en los 15 L de líquido extracelular de un humano de 70 kg hay alrededor de 50 gramos de sodio, el 90% del contenido total de sodio del cuerpo.
Algunas neurotoxinas potentes , como la batracotoxina , aumentan la permeabilidad de las membranas celulares de los nervios y los músculos a los iones de sodio, lo que provoca una despolarización masiva e irreversible de las membranas con consecuencias potencialmente fatales. Sin embargo, los fármacos con efectos menores sobre el movimiento de los iones de sodio en los nervios pueden tener diversos efectos farmacológicos que van desde acciones antidepresivas hasta acciones anticonvulsivas.
Dado que sólo algunas plantas necesitan sodio y en pequeñas cantidades, una dieta completamente basada en plantas generalmente será muy baja en sodio. [ cita requerida ] Esto requiere que algunos herbívoros obtengan su sodio de salmueras y otras fuentes minerales. La necesidad animal de sodio es probablemente la razón de la capacidad altamente conservada de percibir el ion sodio como "salado". Los receptores para el sabor salado puro responden mejor al sodio; de lo contrario, los receptores responden sólo a unos pocos otros cationes monovalentes pequeños ( Li + , NH+4y algo de K + ). El ion calcio (Ca2 + ) también tiene un sabor salado y a veces amargo para algunas personas pero, al igual que el potasio, puede provocar otros sabores.
Los iones de sodio desempeñan un papel diverso e importante en muchos procesos fisiológicos, actuando para regular el volumen sanguíneo , la presión arterial , el equilibrio osmótico y el pH . [8]
En las plantas C4 , el sodio es un micronutriente que ayuda en el metabolismo, específicamente en la regeneración de fosfoenolpiruvato (involucrado en la biosíntesis de varios compuestos aromáticos y en la fijación de carbono ) y la síntesis de clorofila. [17] En otros, sustituye al potasio en varias funciones, como mantener la presión de turgencia y ayudar en la apertura y cierre de los estomas. [18] El exceso de sodio en el suelo limita la absorción de agua debido a la disminución del potencial hídrico , lo que puede resultar en marchitamiento; concentraciones similares en el citoplasma pueden conducir a la inhibición enzimática, que a su vez causa necrosis y clorosis. [19] Para evitar estos problemas, las plantas desarrollaron mecanismos que limitan la absorción de sodio por las raíces, las almacenan en vacuolas celulares y las controlan a largas distancias; [20] el exceso de sodio también puede almacenarse en el tejido vegetal viejo, lo que limita el daño al nuevo crecimiento. Aunque aún queda mucho por determinar. Sin embargo, el anti-portador CHX21 se puede atribuir a la carga activa de sodio en el xilema. [21]
El sodio es el catión principal (ion con carga positiva) presente en los líquidos extracelulares de los animales y los seres humanos. Estos líquidos, como el plasma sanguíneo y los líquidos extracelulares de otros tejidos, bañan las células y realizan funciones de transporte de nutrientes y desechos. El sodio también es el principal catión del agua de mar, aunque su concentración allí es aproximadamente 3,8 veces superior a la normal en los líquidos corporales extracelulares.
Aunque el sistema para mantener un equilibrio óptimo de sal y agua en el cuerpo es complejo, [22] una de las principales formas en que el cuerpo humano registra la pérdida de agua corporal es que los osmorreceptores en el hipotálamo detectan un equilibrio de concentración de sodio y agua en los fluidos extracelulares. La pérdida relativa de agua corporal hará que la concentración de sodio aumente más de lo normal, una condición conocida como hipernatremia . Esto normalmente resulta en sed. Por el contrario, un exceso de agua corporal causado por beber dará como resultado muy poco sodio en la sangre ( hiponatremia ), una condición que nuevamente es detectada por el hipotálamo , causando una disminución en la secreción de la hormona vasopresina de la hipófisis posterior y una consecuente pérdida de agua en la orina, que actúa para restaurar las concentraciones de sodio en sangre a la normalidad.
Las personas gravemente deshidratadas, como las rescatadas de situaciones de supervivencia en el océano o en el desierto, suelen tener concentraciones de sodio en sangre muy elevadas. Estas concentraciones deben normalizarse con mucho cuidado y de forma lenta, ya que una corrección demasiado rápida de la hipernatremia puede provocar daños cerebrales por hinchazón celular, ya que el agua se desplaza repentinamente hacia las células con un alto contenido osmolar .
En los seres humanos, se ha demostrado que una ingesta elevada de sal atenúa la producción de óxido nítrico . El óxido nítrico (NO) contribuye a la homeostasis vascular al inhibir la contracción y el crecimiento del músculo liso vascular, la agregación plaquetaria y la adhesión de leucocitos al endotelio. [23]
Dado que el sistema hipotálamo / osmorreceptor funciona normalmente bien para hacer que la ingesta de líquidos o la micción restablezcan las concentraciones de sodio del cuerpo a la normalidad, este sistema se puede utilizar en el tratamiento médico para regular el contenido total de líquidos del cuerpo, controlando primero el contenido de sodio del cuerpo. Por lo tanto, cuando se administra un fármaco diurético potente que hace que los riñones excreten sodio, el efecto se acompaña de una excreción de agua corporal (la pérdida de agua acompaña a la pérdida de sodio). Esto sucede porque el riñón no puede retener agua de manera eficiente mientras excreta grandes cantidades de sodio. Además, después de la excreción de sodio, el sistema osmorreceptor puede detectar una concentración reducida de sodio en la sangre y luego dirigir la pérdida de agua urinaria compensatoria para corregir el estado hiponatrémico (bajo nivel de sodio en sangre).
La bomba de sodio-potasio trabaja con los canales de fuga de sodio y potasio para mantener el potencial de membrana entre la célula y el espacio extracelular. El sodio se mueve a favor del gradiente de concentración desde el citosol hacia la matriz extracelular. El potasio se mueve a favor de su gradiente de concentración desde la matriz extracelular hacia el citosol. Para mantener el potencial de membrana, la bomba de sodio-potasio actúa como una forma de transporte activo directo donde la hidrólisis de ATP a ADP y un fosfato inorgánico en la ATPasa de tipo P mueve 3 iones de potasio hacia afuera de la célula y 2 iones de sodio hacia adentro de la célula. [4]
La bomba de sodio y potasio desempeña un papel importante en la señalización neuronal debido al mantenimiento del potencial de membrana celular. Esto crea un potencial de acción que hace que las neuronas polaricen y despolaricen sus membranas abriendo y cerrando los canales dependientes del voltaje: esto altera el potencial de voltaje y conduce a la secreción de neurotransmisores y, en última instancia, a la transmisión de señales. [24]
Cuando la bomba deja de funcionar, los pacientes son susceptibles a enfermedades como insuficiencia cardíaca y enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). Aquellos que experimentaron un episodio de insuficiencia cardíaca tenían, en promedio, una concentración un 40% menor de la ATPasa de sodio y potasio. Esta falta de polarización de la membrana conduce a una incapacidad de los potenciales de acción para propagarse a su ritmo habitual, lo que conduce a una frecuencia cardíaca reducida y potencialmente a insuficiencia cardíaca. [25] En los diagnósticos de EPOC, la mayoría de los pacientes que tenían una cantidad reducida de magnesio y potasio también tenían una concentración reducida de la bomba de sodio y potasio en el músculo esquelético y liso durante la insuficiencia respiratoria. La EPOC se puede tratar a corto plazo con glucocorticoides que regulan al alza la bomba de sodio y potasio, lo que ayuda a mantener la resistencia muscular y a aumentar la actividad muscular durante estos episodios de insuficiencia respiratoria. [26]
En el simportador de sodio-glucosa , el sodio se mueve hacia abajo de su gradiente de concentración para mover la glucosa hacia arriba de su gradiente de concentración. El sodio tiene una mayor concentración fuera de la célula y se une al simportador, que está en su conformación orientada hacia afuera. Una vez que el sodio se une, la glucosa puede unirse desde el espacio extracelular, lo que hace que el simportador cambie a la formación ocluida (cerrada) antes de abrirse hacia el interior de la célula y liberar los dos iones de sodio y la molécula de glucosa. Una vez que ambos se liberan, el simportador se reorienta a la conformación orientada hacia afuera y el proceso comienza de nuevo. [4] Un ejemplo importante de regulación positiva del simportador de sodio-glucosa se observa en pacientes con diabetes tipo 2 , donde hay una regulación positiva de aproximadamente 3-4 veces del simportador de sodio-glucosa (SGLT1). Esto conduce a una afluencia de glucosa en la célula y da como resultado hiperglucemia. [27]
El regulador del transporte de la fibrosis quística (CFTR) funciona uniendo dos ATP a los dominios de unión de ATP A1 y A2. Esto abre el canal CFTR y permite que los iones de cloruro fluyan hacia los pulmones y el lumen de las vías respiratorias. Esta afluencia de iones de cloruro con carga negativa hacia el lumen de las vías respiratorias hace que el sodio se desplace hacia el lumen de las vías respiratorias para equilibrar la carga negativa. Luego, el agua ingresa con el sodio para equilibrar la presión osmótica y, en última instancia, conduce a la fluidificación de la mucosidad. En los casos de fibrosis quística, el CFTR es defectuoso y solo se une a un solo ATP, lo que hace que el canal no se abra e impida que los iones de cloruro se difundan hacia el lumen de las vías respiratorias. Dado que los iones de cloruro no pueden difundirse, no hay movimiento de sodio hacia el lumen de las vías respiratorias y no es necesario que el agua ingrese al lumen, lo que genera una mucosidad espesa que obstruye e infecta el lumen de las vías respiratorias. [4]
Por lo tanto, se puede estimar que el requerimiento promedio mínimo para adultos en condiciones de máxima adaptación y sin sudoración activa es de no más de 5 mEq/día, lo que corresponde a 115 mg de sodio o aproximadamente 300 mg de cloruro de sodio por día. Teniendo en cuenta la amplia variación de los patrones de actividad física y exposición climática, se podría establecer una ingesta mínima segura en 500 mg/día. [Nota: La Tabla 11-1 parece aclarar que 500 mg se refiere al sodio, no al cloruro de sodio]