Emodialisi: focus sulla problematica dei filtri

Il Rene - Organo di controllo Bilancio idro-sodico Metabolismo del potassio Equilibrio acido-base Bilancio calcio-fosforo Eliminazione dei cataboliti azotati Ematopoiesi

IRC-Stadio Terminale Edemi ed ipertensione arteriosa Iperpotassemia pH e bicarbonatemia ridotti Ipocalcemia ed iperfosforemia Elevati livelli plasmatici di urea, acido urico e creatinina Anemia

Dialisi Processo mediante il quale la composizione di una soluzione “A” viene alterata dopo esposizione ad una seconda soluzione “B” attraverso una membrana semipermeabile

Emodialisi: pre-requisiti 1) membrana semi-permeabile 2) scoagulazione 3) conoscenza di cosa si vuole rimuovere ed in che quantità

1913: prima dialisi sperimentale

1937: primo filtro in grado di realizzare ultrafiltrazione sfruttando la pressione idrostatica Circuiti di acciaio su cui era avvoltala membrana e poi immersa nel liquido di dialisi

Filtri a rotolo

Filtri a piastre parallele Filtro a piastra Filtri a piastre parallele

Filtri a piastre parallele

1966 Filtri a fibre cave

DIALISATO SANGUE

30 m 200 m

Principi “operativi” che regolano il trasferimento di acqua e soluti durante la dialisi Kuf = Coefficiente di ultrafiltrazione capacità del filtro di sottrarre acqua dal sangue mediante ultrafiltrazione Cl = Clearance efficienza depurativa del dializzatore nei confronti di un dato soluto Clearance diffusiva: Rimozione dei soluti per diffusione conseguente alla differenza di concentrazione Clearance convettiva: Rimozione dei soluti per moto convettivo conseguente alla ultrafiltrazione

Meccanismi di eliminazione dell’acqua e dei soluti in emodialisi Ultrafiltrazione dell’acqua plasmatica Diffusione Efficiente per soluti non legati a proteine e di basso peso molecolare Convezione Efficiente per il trasporto di molecole a medio ed alto peso molecolare che possono passare attraverso i pori di membrana

DIFFUSIONE CON MEMBRANA SEMIPERMEABILE Clearance diffusiva influenzata da: -gradiente concentrazione soluto -peso molecolare -permeabilità della membrana a quel soluto FINE DIALISI INIZIO DIALISI Membrana

Fondamenti di trasporto di massa attraverso la Membrana Dializzante Il processo di diffusione dei soluti attraverso la membrana del filtro dializzatore è regolato dalla Legge di Fick J = - DA c x J = Flusso di soluto da un compartimento all’altro (sangue-dialisato) D = A = Superficie della membrana semipermeabile c = differenza di concentrazione del soluto fra i due compartimenti x = spessore della membrana semipermeabile Diffusività, coefficiente specifico per un dato insieme soluto-solvente; esprime la tendenza di un soluto a diffondere dal sangue al liquido di dialisi.

ULTRAFILTRAZIONE Clearance Convettiva Water molecules passing through a SPM carry with them the solutes in their original concentration. This is called the “solvent drag phenomenon” Water can be made to move across a SPM by the application of either a hydrostatic or an osmotic gradient

I sistemi di UF possono generare inversioni del gradiente di pressione nel filtro con passaggio di ultrafiltrato dal lato dialisi al lato sangue

Emodialisi: Il Rene Artificiale Apparecchiatura utilizzata per la emodialisi extracorporea. È costituita da 4 strutture principali: 1) Il filtro dializzatore 2) Il circuito ematico extracorporeo 3) Il circuito del liquido di dialisi 4) Il monitor di controllo

Il rene artificiale

Membrane di dialisi

L’inserimento di qualsiasi dispositivo viene vissuto dall’organismo come un evento da cui difendersi

La risposta del sangue Attivazione della risposta immunitaria

La biocompatibilità non è una grandezza misurabile Il giudizio finale per stabilire la biocompatibilità rimane solamente la verifica di una soddisfacente prestazione clinica

I TRATTAMENTI Meccanismo di trasporto utilizzato: Emodialisi (HD): diffusione Emofiltrazione (HF): convezione Emodiafiltrazione: diffusione + convezione

EMODIALISI CONVENZIONALE (diffusione) CARATTERISTICHE Membrana naturale (cellulosica) o sintetica a bassa permeabilità (5 ml/mmHg/mq/ora) e superfice 1,3 mq Flusso sangue: 300 ml/min Flusso dialisato: 500 ml/min Ultrafiltrazione limitata all’incremento ponderale Durata = 4

EMODIALISI ad “Alta Efficienza” CARATTERISTICHE Membrana cellulosica o sintetica a bassa permeabilità ma superficie elevata (2,1 mq) Flusso sangue : 400 ml/min Flusso dialisato: 700 ml/min Ultrafiltrazione limitata all’incremento ponderale Durata = 3-4 ore

HD Alta Efficienza vs Standard + 30% + 47%

EMODIALISI “High-Flux” CARATTERISTICHE Membrana sintetica ad alta permeabilità diffusiva e convettiva (> 20 ml/mmHg/hr) e superfice 1,3- 2,1 mq Flusso sangue : 200 - 400 ml/min Flusso dialisato: 500-700 ml/min Ultrafiltrazione limitata all’incremento ponderale Durata = 3 - 4 ore

HD High-Flux vs High-Efficiency

Criticisms of the Hemo Study inclusion of both incident and prevalent hemodialysis patients the exclusion of sicker patients the allowance of dialyzer reuse HD rather than HDF and HF Midium-Flux HD rather than High-Flux HD

EMOFILTRAZIONE (convezione) Caratteristiche Membrana sintetica ad alta permeabilità idraulica Flusso sangue: 300-400 ml/min Durata: 4 ore (in base infusione) Reinfusione : 30-70 L/seduta Ultrafiltrazione: reinfusione + decremento peso

(diffusione + convezione) EMODIAFILTRAZIONE (diffusione + convezione) Caratteristiche Membrana sintetica ad alta permeabilità idraulica Flusso sangue: 400 ml/min Flusso dialisato: 500 ml/min Durata 3- 4 ore Reinfusione : 20 L/seduta Ultrafiltrazione: reinfusione + decremento peso

EMODIAFILTRAZIONE on-line (diffusione + convezione) La soluzione di infusione viene prodotta on line dal dialisato

HemodiaFiltration with Regenerated ultrafiltrate HFR (diffusione + convezione + adsorbimento) Nessuna back filtration; ridotta perdita proteine e aminoacidi; reinfusione acqua plasmatica Flusso ultrafiltrato Settore convettivo Cartuccia sorbente Flusso reinfusato Nessuna back filtration; ridotta perdita proteine e aminoacidi; reinfusione acqua plasmatica Flusso dializzante uscita Settore diffusivo Flusso dializzante entrata

Paired HemodiaFiltration (PHF) (diffusione + convezione) La soluzione di infusione viene prodotta on line dal dialisato; la soluzione viene infusa in una prima camera e passa al sangue per back filtration; nella seconda camera si esegue un trattamento HDF La soluzione di infusione viene prodotta on line dal dialisato; la soluzione viene infusa in una prima camera e passa al sangue per back filtration; nella seconda camera si esegue un trattamento HDF

Che la presenza di IR aumenti il rischio di morte è confermato anche dai dati 2005 dell’USRDS

Prevalenza ipertrofia ventricolare sinistra (ECO)

Cardiopatia ischemica

Fattori di rischio cardiovascolare classici.. ..modificabili Ipertensione arteriosa Sedentarietà Obesità Disordini del metabolismo lipidico Diabete Sindrome metabolica Fumo Aumentata aggregabilità piastrinica

Fattori di rischio cardiovascolare Legati a IRC Anemia Disordini metabolismo calcio-fosforo Ipercatabolismo Legati alla dialisi Dose dialitica Controllo volumi Elettroliti ed equilibrio acido-base b2 microglobulina

….altri fattori di rischio emergenti Infiammazione (PCR, Fibrinogeno, Citochine) ICAM Iperomocisteinemia Attivazione RAS e sistema endotelina Difetto di glicocalixina Accumulo di ADMA Infezione da Clamydia Ipossiemia notturna AGEs Stress ossidativo Alta attività simpatica ADMA Infiammazione Biomarcatori diversi per diversi aspetti di danno cardiovascolare. ADMA danno endoteliale, PCR infiammazione e aterosclerosi, BNP massa ventricolare e funzione. Insieme hanno il 10% di potere predittivo. BNP e ADMA sono strettamente correlati e luso combinato non aggiunge ulteriore potere predittivo. BNP e PCR sono debolmente correlati quindi insieme raggiungono quel 10% di potere predittivo. CRP

Predialysis serum AGE levels with 3 different dialysis modes * * P < 0.05 Lin et al. Am J Kidney Dis 2003

b 2-Microglobulin plasma levels Beta2-Microglobulin (mg/l) 50 Cuprophan HD 45 LF-Polysulfone HD 40 HF-Polysulfone HD 35 HF-Polysulfone HDF 30 25 3 6 9 12 15 18 21 24 Time (months) Locatelli F et al. Kidney Int 1996; 50: 1293-1302

Dialysis membrane and the risk of carpal tunnel syndrome Data from a single centre observational study Data from the Lombardy Registry RLDT P < 0.05 P = 0.03 Koda Y et al. Kidney Int 1997; 52: 1096-1011 Locatelli F et al. Kidney Int 1999 ; 55 : 286 - 293

C. Zehnder et al. Clin Nephrol 1999 Hemodiafiltration-a new treatment option for hyperphosphatemia in hemodialysis patients Comparision of HD and HDF p < 0.005 p < 0.005 C. Zehnder et al. Clin Nephrol 1999

28 pazienti

CL Lin et al. Renal Failure 2001 Incidence of symtomatic hypotension (%) four groups of patients receiving different frequencies of on-line HDF (thrice, twice, once per week) and high-flux HD. p =0.05 p =0.001 high-flux HD once per week twice per week thrice per week CL Lin et al. Renal Failure 2001

Ref. Altieri P. Blood Purif 1997 (%) Patients showing at least one episode per month Ref. Altieri P. Blood Purif 1997

Metodiche di dialisi Pazienti incidenti

Metodiche diffusivo-convettive -pazienti prevalenti- RPDT 2003

Conclusioni La scelta della metodica dialitica è come somministrare una politerapia: Il tipo di trattamento Il Filtro Lo schema terapeutico Le terapie associate (Epo, vitamine, chelanti, ecc)

Conclusioni La scelta deve seguire esigenze cliniche individuali compatibilmente con le disponibilità economiche ?!