6 курс / Нефрология / Ацетатный_и_бикарбонатный_диализ_Лебедо

Диализирующий раствор, не содержащий глюкозы, хорошо переносится больными, хотя его применение ведёт к потерям глюкозы в диализат и снижению осмолярности крови. Для компенсации этих потерь при метаболизме углеводов образуются промежуточные продукты, такие как ацетоацетат и бета - гидроксибутират. Их концентрация в крови увеличивается, особенно на ацетатном диализе, в результате чего они теряются в диализат (Ward and Wathen, 1982). Так как в организме эти органические анионы являются буферным источником, их удаление усиливает ацидоз. При применении бикарбонатного диализирующего раствора без глюкозы вырабатывается значительно меньше этих метаболитов, что уменьшает их потери на процедуре.

Отмечено, что применение диализирующего раствора без глюкозы способствует удалению из крови больных ионов калия (Ward et al, 1987). Эти авторы обнаружили, что при отсутствии глюкозы в диализирующем растворе уменьшается уровень инсулина в плазме, что, в свою очередь, способствует перераспределению катионов калия в организме, делая их более доступными для удаления в ходе гемодиализа.

Резюме

Состав диализирующего раствора с одной стороны должен соответствовать составу плазмы больного, а с другой - иметь свои особенности. Идеальный диализирующий раствор по ионному составу должен приближаться к плазме больного, а в качестве буфера - содержать бикарбонат. Концентрация натрия в диализирующем растворе должна быть близка к физиологическому уровню натрия в организме. Это помогает избежать как межсекторальных перемещений жидкости, так и "перегрузки" организма натрием. Процесс удаления избытка натрия из организма при физиологической концентрации натрия в диализирующем растворе происходит только за счет конвекционного перемещения ионов натрия вместе с ультрафильтратом. Во время процедуры необходимо также проводить точную коррекцию концентрации в плазме калия, кальция и магния. Для профилактики гиперпаратиреоза концентрацию кальция необходимо тщательно сбалансировать по отношению к приёму аналогов витамина D и кальцийсодержащих фосфатсвязывающих препаратов. Недостаток или отсутствие глюкозы в ацетатном диализирующем растворе может приводить к дополнительному ацидозу, вызванному потерей в диализирующий раствор органических анионов, образующихся в организме при метаболизме ацетата.

11

3. Буферные системы на диализе Исторические предпосылки

На заре гемодиализа, в конце 40-х и в 50-ые годы, диализирующий раствор готовили не так, как в настоящее время. В больших резервуарах растворяли в воде смесь солей, состоящую из определенного количества хлорида натрия, калия, магния и кальция и получали диализирующий раствор, практически готовый к применению. После добавления в этот раствор бикарбоната натрия тут же выпадал осадок карбоната кальция. В результате состав диализирующего раствора нарушался, резервуары и трубопроводы засорялись, диализные машины ломались и выходили из строя. К решению этой проблемы подключились химики и выяснили, что для предупреждения преципитации кальция необходимо понизить рН раствора. В диализирующий раствор стали добавлять кислоту.

Рис. 10. Преципитация кальция карбоната при смешивании диализирующего раствора с бикарбонатом.

При встрече в растворе ионов кальция и бикарбоната одновременно происходят две равновесные реакции, которые можно выразить следующими формулами:

CO32-

CO32-

Сумму этих двух реакций часто представляют одной общей формулой:

Чтобы описанная реакция проходила в определенном направлении, её компоненты должны непрерывно восполняться или удаляться. Представленное выше распределение компонентов этой реакции проявляется, когда в системе устанавливается динамическое равновесие. В качестве примера возьмём старый резервуар с диализирующей жидкостью. Если бы все соли просто добавляли в воду, позволяя карбонату кальция выпадать в осадок, то в условиях закрытой системы конечная смесь могла бы содержать только 5 % истинных ионов бикарбоната вместе с карбонатом кальция. При условии открытой системы, т.е. когда образуемая двуокись углерода покидает систему, как это часто и происходит на практике, реакция сдвигается вправо, и ещё большее количество бикарбоната превращается в нерастворимый карбонат кальция.

12

нескольких лет ацетатный гемодиализ стал применяться в большинстве диализных центров.

Ацетатный гемодиализ

И по сей день в ацетатном диализирующем растворе используется концентрация ацетата натрия 35-40 ммоль/л, эмпирически подобранная Mion et al (1964 г.). Она несколько превышала концентрацию бикарбоната, применяемую в то время на гемодиализе. Это объяснялось большими размерами молекулы ацетата по сравнению с бикарбонатом, что замедляло диффузионную проницаемость ацетата через мембрану диализатора.

Рис. 15. Начальные изменения во время ацетатного гемодиализа (фаза 1).

Противоположные градиенты концентрации для ацетата и бикарбоната во время ацетатного гемодиализа приводят к перемещению ацетата в кровь, а бикарбоната - из крови в диализат. Результаты анализов крови, выполненные во время ацетатного гемодиализа, показывают, что в плазме крови одновременно происходит увеличение уровня ацетата и снижение бикарбоната. Это сопровождается снижением рН и рСО2. С началом лечения ацетатным диализом у больных, изначально страдающих от дефицита оснований и ацидоза, ситуация ещё более обостряется. Уровень ацетата в крови стабилизируется только после того, как уравновешиваются два процесса: приток ацетата из диализирующего раствора и его метаболизм. Уровень бикарбоната крови при метаболизме ацетата стабилизируется только после образования такого количества бикарбоната, которое могло бы скомпенсировать его отток в диализат. Это вторая фаза процедуры диализа, при которой устанавливается устойчивое равновесие и, пока её параметры не изменятся, уровни ацетата и бикарбоната в крови будут стабильными. В конце процедуры гемодиализа, когда перенос масс в обоих направлениях прерывается, оставшийся в крови ацетат метаболизируется с образованием бикарбоната. В результате концентрация бикарбоната в крови возрастает (третья фаза). Это сопровождается увеличением рН и рСО2. Учитывая комплексность этого процесса, вполне понятно, как трудно предсказать конечные величины рН и рСО2.

Рис. 16. Диаграмма, показывающая изменения концентрации ацетата и бикарбоната в плазме во время ацетатного гемодиализа.

15

Пример стандартного ацетатного гемодиализа

Обычно диализный больной приходит на процедуру, имея уровень бикарбоната в плазме 16-18 ммоль/л. Стандартная диализная процедура проводится при скорости кровотока 250 мл/мин, при скорости потока диализирующего раствора 500 мл/мин и с использованием стандартного низкопоточного диализатора. Концентрация ацетата в стандартном диализирующем растворе составляет 37 ммоль/л. При этих условиях диализа ацетат поступает в организм со скоростью 5 ммоль/мин, а бикарбонат теряется в диализат со скоростью 3,8 ммоль/мин. Таким образом, теоретический прирост бикарбоната в крови при 100 % метаболическом превращении ацетата в бикарбонат составляет 1,2 ммоль/мин, что за четыре часа процедуры гемодиализа составит 288 ммоль. По расчётам это должно повысить уровень бикарбоната плазмы почти до нормальных цифр: 21-22 ммоль/л.

Вприведённом примере скорость метаболизма ацетата составляла 5 ммоль/мин или 300 ммоль/час, что считается максимально возможным для здорового организма. При замедлении реального метаболизма ацетата и сохранении прежних условий процедуры в организме будет происходить накопление ацетата. В наших расчётах мы полагали, что метаболизм ацетата начинается сразу же после его поступления в кровь. На практике динамическое равновесие между кровью и диализирующим раствором установится только после достижения концентрации ацетата в плазме между 2 и 4 ммоль/л. После окончания процедуры весь ацетат, поступивший в организм, метаболизируется, и его концентрация в крови в течении часа уменьшится до нуля.

Метаболизм ацетата - определяющий фактор

Пример, приведенный выше, ясно показывает, что определяющим фактором на ацетатном диализе является метаболизм ацетата. Стоит этому процессу нарушиться или хотя бы замедлиться, как достигнутое ранее равновесие сдвигается: в крови начинает накапливаться ацетат, а бикарбонат теряется в диализирующий раствор. Из-за поступления в организм дополнительного количества ацетата физиологическая скорость его метаболизма может оказаться недостаточной. Чем выше концентрация ацетата в диализирующем растворе и более эффективен его перенос через мембрану, тем больше ацетата перейдёт в кровь. Это означает, что увеличение скоростей потоков крови и диализирующего раствора, а также площади и проницаемости мембраны диализатора будет приводить к увеличению переноса ацетата через мембрану. При этих условиях диализа из крови будет теряться большее количество бикарбоната. Поскольку даже в условиях стандартного ацетатного диализа требуется максимальная скорость его метаболизма, любое увеличение эффективности процедуры приведёт к накоплению в организме ацетата.

Возвращение к бикарбонату

Втечение 60-х годов, когда на гемодиализе начали широко применять ацетат, эффективность процедуры, по сравнению с сегодняшним днём, была низкой: скорости потоков крови и диализирующего раствора были небольшими, а мембраны диализаторов - низкопроницаемыми. Перегрузки ацетатом во время стандартного гемодиализа не возникало, так как у большинства больных весь попавший в кровь ацетат успевал метаболизироваться в бикарбонат. В начале 70-х годов больше внимания стали уделять удалению средних молекул. Это изменило режим диализа и привело к разработке и появлению высокопроницаемых мембран для диализаторов. Появились тончайшие мембраны и диализаторы с большой площадью поверхности, возрасли скорости потока крови и диализирующего раствора. Повышение эффективности гемодиализа в середине 70-х годов привело к появлению новых проблем.

16

замены ацетата на бикарбонат, об истинных причинах этих явлений тогда можно было только догадываться. Выраженный токсический эффект могла давать перегрузка организма ацетатом и продуктами его метаболизма. Определённую патофизиологическую роль также могли играть изменения кислотно-основного баланса, вызванные потерями бикарбоната. Эти логические предположения Graefe и сотрудников позднее оказались довольно точными. Поскольку бикарбонатный гемодиализ в то время ещё не мог широко применяться как рутинный диализ, дальнейшие исследования сфокусировались главным образом на выявлении групп больных, в первую очередь нуждающихся в бикарбонате изза повышенной чувствительности к ацетату. Одновременно с этим диализная индустрия делала попытки облегчить применение бикарбонатного гемодиализа, совершенствуя диализную технику.

В течение 80-х годов практические проблемы, связанные с использованием бикарбоната, начали разрешаться одна за другой. Всё ещё приходилось разделять концентраты и использовать два пропорциональных насоса, но уже было разработано надёжное автоматизированное диализное оборудование. Это увеличило преимущества бикарбонатного диализа и способствовало его распространению как "особой формы лечения", что позволило зарегистрировать его в реестре ЕДТА.

Другой альтернативный буфер - лактат

Уже в 30-ые годы для обеспечения большей физиологичности в плазмозамещающий водный раствор Рингера стали добавлять лактат. В связи с его доступностью лактат начали широко использовать в качестве буфера для диализирующего раствора на перитонеальном диализе. Он и сегодня всё ещё остается единственной доступной буферной основой при приготовлении перитонеального диализирующего раствора. Лактат входит в состав плазмозамещающего раствора (субституата), применяемого при гемофильтрации и гемо-диафильтрации. Ряд исследователей предлагали использовать лактат на гемодиализе как промежуточный шаг к бикарбонату в качестве альтернативы ацетату.

Рис. 19. Ион лактата.

Безусловным преимуществом лактата по отношению к ацетату является менее выраженная вазодилятация и, следовательно, лучшая переносимость диализа. Однако, поскольку ион лактата крупнее (МВ=112), а его метаболизм в организме происходит в 5 - 4 раза медленнее, чем ацетата, то для адекватной коррекции ацидоза на гемодиализе необходимы более высокие концентрации лактата (Dalal et al, 1989).

Предпочтительнее использовать физиологическую форму левовращающего изомера - L- лактат, хотя в больших количествах она может вызывать метаболические нарушения (Veech, 1988). Искусственный изомер (D-лактат) метаболизируется медленнее L-лактата. Кроме того, сообщают о серьезных нарушениях церебральной функции, которые могут отмечаться при применении D-лактата. В настоящее время в медицине широко используют более физиологичную смесь D- и L-лактата, так называемый "racemic" лактат.

Резюме

Применение в качестве буфера бикарбоната было очевидным для пионеров диализа. Введение в середине 60-х годов в состав диализирующего раствора ацетатного буфера разрешило много практических проблем диализа и явилось краеугольным камнем для его всемирного распространения. Вред, причиняемый ацетатом, был выявлен в течение последующего десятилетия, когда большее значение стали придавать эффективности и

18

качеству диализной процедуры. Увеличение перемещения ацетата в кровь и одновременное удаление бикарбоната из крови приводило к перегрузке организма ацетатом и нарастанию ацидоза. Больные страдали от гипотонии, тошноты и рвоты. Решающим фактором в уменьшении количества осложнений является скорость метаболизма ацетата в организме. И хотя все преимущества замены ацетата на бикарбонат были выявлены уже к концу 70-х, настоящее признание бикарбонат получил только в 80-х годах, когда было разработано новое автоматизированное оборудование, упростившее проведение бикарбонатного диализа. Как альтернатива ацетатному буферу в медицине широко применяется лактат, который входит в состав плазмозамещающих растворов и растворов для перитонеального диализа.

19