6 курс / Нефрология / Ацетатный_и_бикарбонатный_диализ_Лебедо
.pdf
7. Коррекция кислотно-основного состояния на диализе
При использовании на гемодиализе бикарбонатного буфера уже с самого начала процедуры начинают восполняться буферные запасы бикарбоната в организме. Скорость и степень восполнения буфера на ацетатном гемодиализе определяются балансом между притоком и дальнейшим метаболизмом ацетата и оттоком бикарбоната. Какой бы буфер не использовался, конечный результат кислотно-основной коррекции зависит от общего дефицита буфера в начале процедуры и итогового количества бикарбоната, полученного организмом в ходе гемодиализа. Во время процедуры буфер из диализирующего раствора поступает в кровь за счёт диффузионного переноса через мембрану диализатора. Закрытые системы, в основе которых лежит диффузионный перенос, регулируются механизмом обратной связи. Чем выше начальная скорость переноса какого-нибудь вещества через мембрану, тем быстрее уменьшается градиент концентрации этого вещества, и скорость переноса замедляется. На ацетатном гемодиализе одновременно происходят два противоположных процесса: диффузия ацетата в кровь и потери бикарбоната из организма в диализат.
Рис. 48. Факторы, влияющие на уровень бикарбоната плазмы у диализных больных.
Различные факторы, воздействующие на кислотно-основное равновесие у диализных больных, образуют комплексную систему (рис. 48), которая более подробно будет обсуждаться ниже.
Буферный дефицит
В начале диализного лечения почти все больные имеют выраженный буферный дефицит. Это является следствием длительно существующего у них метаболического ацидоза. Для проведения полноценной кислотно-основной коррекции таким больным могут потребоваться недели и даже месяцы лечения диализом. Уровни бикарбоната плазмы в течение этого первоначального периода диализного лечения будут только слегка
41
повышаться, несмотря на значительные поступления буфера из диализирующего раствора. За время диализа в организм таких больных будет поступать относительно большое количество буфера, но его концентрация в плазме к началу следующей диализной процедуры снова будет снижаться до критических величин (Fernandez et al, 1989).
Рис. 49. Буферный баланс на диализе и его компоненты.
После восстановления буферных запасов организма прирост бикарбоната за каждую процедуру диализа сможет компенсировать образование в междиализный период ионов водорода и потери буфера на гемодиализе (рис. 49). При недостаточном восполнении бикарбоната на диализе буферные запасы организма вновь начнут истощаться. Если после каждой процедуры диализа будет оставаться хотя бы небольшой буферный дефицит, то через некоторое время отрицательного буферного баланса общее буферное истощение может оказаться значительным.
Рис. 50. Восполнение буферных запасов.
В одной из публикаций были представлены результаты исследования, в котором больных, длительно находившихся на ацетатном гемодиализе, переводили на бикарбонатный гемодиализ и наблюдали за ними в течение первой недели. В этой группе больных был выявлен выраженный отрицательный баланс ионов водорода, что указывало на существенный буферный дефицит (Gotch et al, 1982). Авторы рассчитали, что при наличии значительного буферного дефицита около 70% поступившего в кровь бикарбоната расходуется не на восстановление концентрации бикарбоната в плазме, а на восполнение буферных запасов костной системы (рис. 50). Сходные результаты были получены Ward et al (1982): в их исследовании пять больных были переведены с ацетатного гемодиализа на бикарбонатный. В течение 12 недель бикарбонатного гемодиализа у этих больных перед каждой процедурой анализировалась концентрация бикарбоната плазмы. Существенных улучшений буферного статуса у больных выявлено не было. Во время каждой процедуры отмечался статистически достоверный рост концентрации бикарбоната плазмы, а к началу следующей процедуры концентрация бикарбоната плазмы у этих больных вновь снижалась. Полученные результаты были расценены как восполнение внутриклеточных буферных запасов.
42
Баланс ионов водорода
Известно, что в результате ежедневного метаболизма на каждый килограмм веса тела образуется около одного ммоль ионов водорода. Gotch et al (1982) предложили формулу для расчёта количества ионов водорода, образующихся у уремических больных и выявили прямую связь со скоростью метаболизма белка (protein catabolic rate - PCR).
Образование Н+ = 0,77 х PCR ммоль/день
Кислоты, накапливающиеся в организме в междиализный период, нейтрализуются различными буферными системами. Зная, что у человека ежедневно образуется около 60 ммоль ионов водорода, несложно рассчитать, что в среднем за неделю образуется 420 ммоль ионов водорода. Таким образом, для нейтрализации образовавшихся за неделю кислот на каждой процедуре гемодиализа (при трёх процедурах в неделю) в организм должно поступать (на бикарбонатном гемодиализе) или образовываться в нем (на ацетатном гемодиализе) около 140 ммоль бикарбоната (рис. 51).
Рис. 51. Нейтрализация образующихся во время гемодиализа ионов водорода.
При метаболизме углеводов и ацетата образуются органические анионы, такие как бетагидроксибутират, ацетоацетат, лактат и цитрат (Ward and Wathen, 1982), при дальнейшем метаболизме которых образуется бикарбонат. В присутствии ацетата и отсутствии глюкозы в диализирующем растворе количество этих метаболитов в организме возрастает, что увеличивает их потери в диализат. Gotch проводил измерения потерь бетагидроксибутирата и лактата на диализе и получил, что за одну неделю, то есть за три процедуры стандартного ацетатного гемодиализа эти потери составляют 112 ммоль. Vreman et al (1980) провели исследование, в котором использовали ацетатный диализирующий раствор без глюкозы, и обнаружили аналогичные потери бетагидроксибутирата и лактата (рис. 52).
43
Рис. 52. Пример буферного баланса во время диализа.
Ультрафильтрат, удаляемый у больного во время диализа, содержит буфер, главным образом - бикарбонат, в той же концентрации, как и в плазме. При большом объёме ультрафильтрации количество бикарбоната, удалённое за счёт конвекции, может оказаться существенным (Bosch et al, 1984). При более высокой концентрации бикарбоната в плазме потери бикарбоната в диализат возрастают.
Конвекционные потери бикарбоната не зависят от типа буфера, используемого на гемодиализе. Простые расчёты показывают, что при концентрации бикарбоната в плазме больного 20 ммоль/л ультрафильтрация объёмом в три литра выведет из организма 60 ммоль бикарбоната (рис. 52). Это сопоставимо с количеством бикарбоната, которое в обычных условиях ежедневно расходуется на нейтрализацию образующихся в организме ионов водорода. Fabris et al (1988) обнаружили, что уменьшение прибавки веса между процедурами, и следовательно, уменьшение объёмов необходимой ультрафильтрации заметно улучшает самочувствие больных в междиализный период.
Прирост бикарбоната на ацетатном гемодиализе
Градиент концентрации и скорость переноса ацетата в кровь во время ацетатного гемодиализа очень высоки в начале процедуры и зависят от эффективности гемодиализа, концентрации ацетата в диализирующем растворе и от реальной скорости поступления ацетата в организм. Высокий градиент концентрации ацетата между диализирующим раствором и кровью может поддерживаться в ходе гемодиализа высокой скоростью его метаболизма, что будет способствовать поступлению в кровь всё новых и новых порций ацетата. Снижение темпов его метаболизма приведёт к накоплению ацетата в крови и, следовательно, к снижению темпов его поступления из диализирующего раствора. Попавший в организм ацетат метаболизируется в бикарбонат, который вместе с бикарбонатом плазмы создаёт концентрационный градиент, регулирующий потери бикарбоната в диализат (рис. 53).
44
Рис. 53. Факторы, влияющие на прирост бикарбоната в плазме на ацетатном гемодиализе.
Через некоторое время после начала процедуры ацетатного гемодиализа обычно наступает состояние устойчивого равновесия: метаболизм ацетата уравновешивается его диффузионным поступлением из диализирующего раствора, а образование бикарбоната - его потерями в диализат путём конвекции и диффузии. Таким образом концентрации ацетата и бикарбоната плазмы во время ацетатного гемодиализа стабилизируются на определённом уровне. Наступившее состояние устойчивого динамического равновесия можно описать следующим уравнением:
Из этого уравнения следует, что Таким образом, уровень бикарбоната плазмы при постоянных условиях ацетатного
гемодиализа определяется только скоростью метаболизма ацетата. Увеличение эффективности диализной процедуры при постоянной скорости метаболизма ацетата увеличит потери бикарбоната плазмы в диализирующий раствор (рис. 54). Этот рисунок иллюстрирует взаимосвязь между концентрацией бикарбоната плазмы и его потерями в диализат на ацетатном гемодиализе. Только при очень низких клиренсах низкомолекулярных веществ, то есть при низкоэффективном ацетатном гемодиализе, уровни бикарбоната плазмы могут оставаться в пределах физиологического диапазона.
Рис. 54. Связь мезкду концентрацией бикарбоната в плазме и клиренсом бикарбоната во время ацетатного гемодиализа. Расчётная скорость метаболического образования бикарбоната (GBc) 3,5 ммоль/мин.
Интересно вспомнить одну из первых публикаций, посвящённых ацетатному гемодиализу (Mion et al, 1964), в которой было показано, что благодаря низкой эффективности диализной процедуры, использованию диализаторов Киила с низкими клиренсами веществ, длительного времени процедуры и относительно низкой скорости потока крови 100 - 130 мл/мин проблем по нормализации у больных кислотно-основного состояния не возникало (рис. 55).
45
Рис. 55. Средние величины бикарбоната в артериальной крови у одного больного на 16 процедурах ацетатного гемодиализа, каждый продолжительностью около 17
часов. Из Mion et al, 1964.
Окончательная коррекция кислотно-основного состояния происходит только через некоторое время после завершения процедуры ацетатного гемодиализа, когда в организме завершается метаболизм всего поступившего ацетата. Количество бикарбоната, образовавшегося в организме после завершения гемодиализа, напрямую влияет на его уровень в плазме. Этот эффект иногда называют "рикошетом" бикарбоната плазмы, и его следует принимать во внимание при оценке общего кислотно-основного эффекта процедуры ацетатного гемодиализа. Vreman et al (1980) обнаружили, что "рикошет" бикарбоната, наблюдающийся через один час после завершения процедуры напрямую зависит от концентрации ацетата в плазме к концу гемодиализа (рис. 56).
Рис. 56. "Рикошет" бикарбоната по отношению к уровню ацетата плазмы. Из Vreman et al, 1980.
Общее количество бикарбоната, полученное организмом на ацетатном гемодиализе, рассчитывается как разница между притоком ацетата и оттоком бикарбоната. В исследовании Vreman et al (1980) было показано, что за время стандартного ацетатного гемодиализа в организм в среднем поступает и метаболизируется около 1165 ммоль ацетата. В то же время в ходе каждой процедуры теряется в диализат около 886 ммоль бикарбоната. Разница в 297 ммоль, составляющая 24% от общего притока ацетата и образовавшегося бикарбоната, утилизируется организмом для пополнения буферных запасов. В другом наблюдении Gotch et al (1982) обнаружили сходную эффективность
46
восполнения буферных запасов организма - 21%, хотя в этом исследовании объёмы ацетата и бикарбоната, перемещающиеся за время гемодиализа, были меньшими. Таким образом, можно с уверенностью констатировать, что использование ацетата для восполнения буферной ёмкости плазмы и коррекции кислотно-основного состояния в ходе гемодиализа является неэффективным, так как на ацетатном гемодиализе не удаётся достичь нормального уровня бикарбоната плазмы. Как мы уже видели, основным контрольным параметром на ацетатном гемодиализе является скорость метаболического превращения ацетата в бикарбонат, которая у уремических больных в лучшем случае может составлять 2,5 - 3,5 ммоль/(час/кг) (глава 4). Количество ацетата, поступающего в кровь даже при стандартных условиях гемодиализа, обычно превышает метаболические возможности организма, что заставляет все его окислительные системы работать на пределе своих возможностей. Увеличение концентрации ацетата в диализирующем растворе и эффективности транспорта растворённых веществ приведёт к ещё большему росту концентрации ацетата плазмы во время процедуры, что вызовет дополнительные осложнения. В то же время, чем выше будет эффективность процедуры, тем больше будут потери бикарбоната в диализирующий раствор. Другим ограничивающим фактором является индивидуальная переносимость больными высоких концентраций ацетата в крови и осложнения, которые могут возникать как во время процедуры, так и после её окончания. После завершения метаболизма попавшего в кровь ацетата и различных промежуточных продуктов его окисления в организме может образоваться избыточное количество бикарбоната, которое спустя несколько часов после гемодиализа может вызвать тяжёлый алкалоз.
Для более адекватной коррекции метаболического ацидоза концентрация ацетата в диализирующем растворе должна быть значительно выше, чем желаемая концентрация бикарбоната плазмы. Обычно верхний уровень концентрации ацетата определяется индивидуальной переносимостью больного. Как правило, рекомендуют использовать диализирующий раствор с концентрацией ацетата 35 - 40 ммоль/л. Однако для нормализации уровня бикарбоната плазмы этой концентрации ацетата часто бывает недостаточно.
Прирост бикарбоната на бикарбонатном гемодиализе
Количество бикарбоната, которое попадает в кровь во время бикарбонатного гемодиализа, зависит от градиента концентрации между диализирующим раствором и плазмой. Эффективность процедуры гемодиализа определяется клиренсом диализатора и скоростью потоков крови и диализирующего раствора (рис. 57). Поскольку поступление бикарбоната в кровь в процессе бикарбонатного гемодиализа возможно только за счёт процесса диффузии бикарбоната, его концентрация в диализирующем растворе в идеале должна быть только слегка выше, чем желаемая концентрация в плазме. Также необходимо, чтобы эффективность и длительность процедуры гемодиализа были достаточными для адекватного замещения буфера.
Рис. 57. Факторы, определяющие прирост бикарбоната во время бикарбонатного гемодиализа.
При выраженом буферном дефиците потребуется более высокая концентрация бикарбоната в диализирующем растворе. О восстановлении буферных запасов организма будет говорить увеличение концентрации бикарбоната плазмы в междиализный период.
47
Большие объёмы ультрафильтрации потребуют увеличения концентрации бикарбоната в диализирующем растворе для компенсации его потерь за счёт конвекции в диализат. Если, несмотря на увеличение концентрации бикарбоната в диализирующем растворе, метаболический ацидоз продолжает сохраняться и уровень бикарбоната в плазме после процедуры не достигает нормы, концентрацию бикарбоната в диализирующем растворе и эффективность диализной процедуры необходимо увеличить. Увеличивая концентрацию бикарбоната в диализирующем растворе, следует опасаться его передозировки, так как развитие метаболического алкалоза может привести к появлению новых, ещё более тяжёлых осложнений.
Увеличение рН крови при алкалозе вызывает перемещение ионов калия во внутриклеточное пространство. Если алкалоз развивается во время гемодиализа, в междиализный период (когда рН плазмы вновь понижается) может наблюдаться выраженная гиперкалиемия. Ward et al (1987) не нашли существенной разницы в уровне как плазменного, так и удаляемого калия при использовании на гемодиализе как ацетатного, так и бикарбонатного буфера. Однако они показали, что присутствие глюкозы в диализирующем растворе заметно уменьшает доступность внеклеточного калия и снижает общий объём удаляемого за процедуру калия при применении обоих типов буфера. Авторы этого исследования также сделали вывод, что вероятность развития гиперкалиемии на бикарбонатном гемодиализе с более высокими величинами рН плазмы (7.50) значительно ниже, чем при ацетатном режиме гемодиализа с рН плазмы -7.43.
Алкалоз может вызывать у больных дискомфорт и сопровождаться такими симптомами, как сонливость, спутанность сознания и немотивированное беспокойство. Однако Ahmad et al (1980), проанализировав группу из 13 больных, у которых для нормализации уровня бикарбоната плазмы в междиализном периоде увеличивали концентрацию бикарбоната в диализирующем растворе до 40 ммоль/л, симптомов алкалоза не обнаружили. Для обеспечения организма достаточным количеством буфера на весь междиализный период потребовалось увеличить постдиализный уровень бикарбоната плазмы до 29 - 32 ммоль/л. Это дало возможность поддерживать концентрацию бикарбоната плазмы в междиализный период на уровне 25 ммоль/л. Интересным наблюдением в этом исследовании было также то, что чем более адекватную коррекцию кислотно-основного состояния удавалось провести на процедуре, тем менее выраженной была амплитуда колебаний величины бикарбоната плазмы (рис. 58). Из этого наблюдения можно сделать следующий вывод: как во время процедуры, так и в междиализный период общая буферная ёмкость организма всегда выше у больных с нормальными показателями кислотно-основного состояния.
48
Рис. 58. Связь между уровнем бикарбоната плазмы перед гемодиализом и изменением рН во время процедуры. Из Ahmad et al, 1980.
Используя модель Gotch et al (1982), можно, исходя из параметров процедуры и количества образующихся в организме кислот, более точно рассчитать необходимую концентрацию бикарбоната в диализирующем растворе. В этом случае предполагается, что ионы водорода находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Heineken et al (1988) использовали эту модель при лечении девяти больных и в результате достигли более адекватной коррекции кислотно-основного состояния. Авторами был сделан вывод, что для различных больных концентрация бикарбоната в диализирующем растворе должна индивидуально подбираться в диапазоне от 29 до 38 ммоль/л. Пятерых больных в приведённом исследовании перевели с ацетатного гемодиализа на бикарбонатный, что позволило увеличить у них средний уровень бикарбоната плазмы в междиализный период с 17 - 20 до 20 - 25 ммоль/л. Другим четверым больным ранее уже проводился бикарбонатный гемодиализ с концентрацией бикарбоната в диализирующем растворе 35 ммоль/л. Когда этих больных перевели на индивидуально подобранные для них концентрации бикарбоната в диализирующем растворе, средние междиализные величины бикарбоната плазмы у них заметно не изменились, поскольку к тому времени они уже достигли оптимальной величины бикарбоната плазмы в 25 ммоль/л. Тем не менее, у каждого из исследуемых больных имелись существенные индивидуальные особенности. Так например, одному больному, имевшему повышенные уровни бикарбоната после гемодиализа и страдавшему от алкалоза, концентрацию бикарбоната в диализирующем растворе пришлось уменьшить с 35 до 29 ммоль/л. В результате удалось нормализовать кислотно-основное состояние и улучшить его самочувствие.
Виды пероральной терапии
Для уменьшения ацидоза в междиализном периоде можно рекомендовать пероральный приём бикарбоната натрия или сходных щелочных добавок. Van Stone (1984) обнаружил увеличение, хотя и не до нормы, уровня бикарбоната плазмы, когда группа его больных в течение восьми недель получала цитрат натрия. Казалось, что общее количество оснований будет достаточным для компенсации ацидоза, но этого не наблюдалось. Наиболее подходящим объяснением данного факта было то, что больные до начала диализного лечения имели значительный буферный дефицит, для восполнения которого требовалось определенное время. Осложнением пероральной терапии бикарбонатом стало увеличение прибавки в весе, вызванное дополнительным потреблением натрия в междиализный период.
Недавно у больных с почечной недостаточностью стали применять новый тип диеты, добавляя в пищу низкофосфатный белок. Для этого было предложено использовать молочную формулу, из которой ультрафильтрацией удалялись практически все содержащиеся в ней фосфаты (Manz, 1990). Главная цель этого продукта - обеспечить адекватное белковое питание с уменьшенным содержанием фосфатов. При его применении в организме уменьшается образование нелетучей фосфорной кислоты, что улучшает баланс ионов водорода.
Клинические исследования
В многочисленных клинических исследованиях отрабатывались различные теоретические модели коррекции кислотно-основного состояния во время гемодиализа с ацетатным и бикарбонатным буфером. Результаты, полученные в перекрёстных контролируемых исследованиях, показаны на рис. 59. Сходные группы больных наблюдали в течение определенного времени на ацетатном гемодиализе и затем, не изменяя других параметров процедуры, переводили на тот же период времени на бикарбонатный гемодиализ.
49
Рис. 59. Кислотно-основное состояние у больных, которым проводилось лечение гемодиализом: перекрёстные исследования, в которых в качестве буфера диализирующего раствора применяли ацетат или бикарбонат.
В четырёх первых исследованиях сравнивалось по одной процедуре гемодиализа и поэтому преддиализные уровни бикарбоната плазмы при использовании обоих буферов оказались сходными. Длительное наблюдение за использованием на гемодиализе различных буферов прослеживает существенную разницу между величинами бикарбоната плазмы до и после диализа. Полученные результаты ясно показывают, что больные, находящиеся на ацетатном гемодиализе, постоянно пребывают в состоянии метаболического ацидоза. Уровень бикарбоната плазмы у этих больных не достигает нормальных величин даже после завершения процедуры ацетатного гемодиализа, когда регистрируется самая высокая концентрация бикарбоната в плазме. Величина бикарбоната плазмы после ацетатного гемодиализа в некоторых исследованиях была даже ниже, чем до гемодиализа. Это становилось особенно заметным при использовании диализаторов с большой площадью мембраны (Mehta et al, 1983).
Для проведения более точной оценки кислотно-основного состояния больного после ацетатного гемодиализа, уровень бикарбоната плазмы следует контролировать спустя час после окончания процедуры, поскольку из ацетата, оставшегося в плазме после гемодиализа, образуется дополнительное количество бикарбоната. Некоторые авторы указывали, что в их исследованиях пробы крови забирались непосредственно после гемодиализа, другие же не дали об этом никакой информации. Поэтому истинные величины бикарбоната плазмы после гемодиализа могли быть более высокими, чем показано выше. Но даже принимая это во внимание, кислотно-основная коррекция во время ацетатного гемодиализа всё ещё остаётся недостаточной.
50