Fisiología del Transporte de agua y

solutos en la diálisis peritoneal

Javier de Arteaga Servicio de Nefrología

Hospital Privado Carrera de Postgrado en Nefrología

Universidad Católica de Córdoba Córdoba-Argentina

Diálisis Peritoneal accesible para todos

Estructura de la presentación

• Componentes de la membrana peritoneal y

mecanismos básicos de transporte de membrana.

• Modelo de 3 poros de transporte de solutos y la

ultrafiltración peritoneal.

• Útiles de la práctica diaria para el estudio del

transporte de solutos y ultrafiltración en diálisis

peritoneal.

• Fisiopatología de la membrana peritoneal a largo

plazo.

Membrana Peritoneal

• Corresponde al 50% de sup. corporal= 1 M2 y es > en niños proporcionalmente.

• El peritoneo visceral participa poco ( 10 % )? en la diálisis.

• El intersticio peritoneal es relativamente extenso para el contenido.

• Las paredes capilares dispuestas en serie con el intersticio.

• Hay un número relativamente bajo de linfáticos, lo que produce asimetría en el transporte bidireccional de macromoléculas.

Figura Hipotética de área de contacto del

líquido peritoneal (1 hora de permanencia)

Leypoldt Jasn 2002

Figura Hipotética de área de contacto del

líquido peritoneal (24 hora de permanencia)

Leypoldt Jasn 2002

Membrana peritoneal: Disposición

anatómica

• Pared capilar peritoneal con SU M. Basal.

• Intersticio.

• Mesotelio.

Título 1

– Título 2

• Cuerpo

– Cuarto nivel

» Quinto nivel (Referencias)

Título 1

– Título 2

• Cuerpo

– Cuarto nivel

» Quinto nivel (Referencias)

La barrera peritoneal

Flessner, AJRP, 2005

Modelo simplificado del TX peritoneal

Flessner, AJRP, 2005

Mecanismos físico químicos de transporte

de solutos

– TRANSPORTE DIFUSIVO:

El flujo de un soluto a través de una membrana

permeable a él es proporcional a la diferencia de

concentración del soluto a ambos lados de la

membrana, al área disponible para los intercambios,

a la constante de difusividad, a la temperatura

absoluta e inversamente proporcional al espesor de

la propia membrana.

– ÓSMOSIS:

Cuando una membrana semipermeable se interpone

entre dos soluciones de diferente concentración de

soluto no difusible, se genera una fuerza debida al

impacto de las moléculas del soluto sobre la

membrana. El resultado es un gradiente que

condiciona el paso de solvente de la solución menos

concentrada hacia la más concentrada.

Ley de Fick

• Si el transporte de solutos es libre, su tasa de

transferencia (JS) es proporcional al gradiente de

concentración ( C), a la constante de difusión

(D), al área disponible para difusión (A), e

inversamente proporcional a la distancia de

difusión (delta X)

JS = D x A x C

delta X

– TRANSPORTE CONVECTIVO DE SOLUTOS:

Paso de solutos a través de una membrana

semipermeable por efecto de arrastre de parte del

solvente durante la ultrafiltración y con difusión

nula. Ocurre independientemente del gradiente de

concentración y se relaciona con el grado de

ultrafiltración y el coeficiente de repulsión de la

membrana con respecto al soluto (Coeficiente de

Reflexión de Staverman).

Convección del soluto

Está determinada por:

a) Tasa de Ultrafiltración (JV).

b) La concentración promedio del soluto durante la UF

( C ).

c) Coeficiente de tamizaje del soluto (S):

= Concentración post

Concentración pre

del soluto a esa UF y

con difusión = 0

Convección (cont.)

• Para membranas isoporóticas, el (S) es igual a 1 –

sigma, donde sigma es el coeficiente de reflexión

de membrana.

• Sigma es igual a uno, cuando la molécula se

reflecta totalmente y es igual a 0 cuando atraviesa

la membrana en un 100 %

Permeabilidad

• Es la relación de la constante de difusión, con la

distancia efectiva de difusión.

• MTAC (coeficiente de área de transferencia de

masas): es el producto de permeabilidad (P) por

el área (PS) de superficie en diálisis.

Título 1

– Título 2

• Cuerpo

– Cuarto nivel

» Quinto nivel (Referencias)

Teoría de 3 poros

principios I

• El 99% de sup. total para intercambio de los

poros y 90% del Lps está determinado por los

poros chicos

• Menos del 0.01% de todos los poros son Grandes

de 250Å por donde convecten proteínas del

plasma a peritoneo

• 1.5 al 2% del Lps esta dado por poros ultrachicos

donde no pasan los solutos, solo agua hasta el

40% de la ultrafitración cristaloidea en las 1ras 2

hs de permanencia.

Teoría de 3 poros

principios II

• El coef. de reflexión de los poros chicos ( ), es de

0.1 mientras que el coef de tamizado (sieving),

es de 0.5 para peq. Solutos esta discrepancia

entre y para peq. solutos es clave en el

modelo de 3 poros

• El flujo osmótico de agua sola por poros

ultrachicos (acuaporinas), produce el tamizado de

sodio intraperitoneal en las 2 primeras hs

• El equilibrio de presiones de starling es importante

para reabsorcion de uf.ulterior de peritoneo a

plasma, cumpliendo los linfáticos un rol menor.

El capilar peritoneal: teoría de los tres

poros

Tipo de poro Fuerza dominante

Poro transcelular o

ultrachico Coloidosmótica

Presión hidrostática y

coloidosmotica

Presión hidrostática

Poro chico

Poro grande

Poros

Poros Ultrachicos Chicos Grandes

Diámetro Menos de 0.5

nm

De 4 a 6 nm 20 mm.

Radio De 2 a 4 A 40 a 50 A 250 A

El capilar peritoneal: teoría de los tres

poros

(Condiciones fisiológicas)

Poros Ultrachicos Chicos Grandes

Fuerza

Dominante +

Colodosmótica ++

Hidrostática

Coloidosmótica

++

Hidrostática

Volumen de

intercambio de

solutos

0 ++++ ++

Tasa de UF 5 % 40 % 50 %

Coeficiente de

UF

5 % 85 % 10 %

El capilar peritoneal: teoría de los tres

poros

Poros Ultrachicos Chicos Grandes

Fuerza

Dominante ++++

Colodosmótica +

Hidrostática

Coloidosmótica

++

Hidrostática

Volumen de

intercambio de

solutos

-- ++++ ++

Tasa de UF 50 % 40 % 10 %

Coeficiente de

UF

50 % 40 % 10 %

(En condiciones de Diálisis Peritoneal)

NOTA: Cuando no hay UF neta, ocurre recirculación de fluidos desde el

poro grande (plasma) hacia los poros chicos (fluidos sin proteína).

~ 40 %

~ 60 %

~ 1 %

Glucosa

Diálisis

Transporte peritoneal - teoria de 3 poros:

Rippe y Stelin

La membrana peritoneal se divide en 3 estratos:

• Mesotelio: No representa una barrera funcional

importante.

• Intersticio: puede ser considerado como de 2

fases: Gel y solución, donde el 1ro actúa como

una columna de HPLC, por donde penetran

canales continuos de fluido. Flessner: la difusión

de peq. solutos es de solo una magnitud menor

que la difusión libre, el transporte en el intersticio

es difusión para sol. peq. y convección para mol.

Grandes.

• El endotelio capilar continuo( tej. conectivo): es la

barrera mayor para difusión: Capilares y vénulas

postcapilar participan.

La barrera peritoneal

Flessner, AJRP 2005

Equilibrio de starling en el peritoneo

en situación normal y en dp

Rippe B,Venturoli D, Simonsen O, De Arteaga J. Pdi Jan 2004

Área “funcional” de la memb. Peritoneal

– Título 2

• Cuerpo

No puede ser medida directamente.

Se puede calcular el área de sección “funcional” (Ao/x) de

los poros por la distancia efectiva de difusión =

aproximad. a 25000cm2.

Donde x se refiere al grosor de la pared capilar = 0.4 µM

y no a la totalidad de la memb. Peritoneal. Así, podemos

calcular: Ao = a 1 cm.

Efectos de variar el volumen instilado y

concentración sobre la ultrafiltración

3.86% GLUCOSE

1.36% GLUCOSE

7.5% ICODEXTRIN

Parámetros empleados para simulación de

curvas de Vt de acuerdo a modelo de tres

poros de selectividad de membrana

Transperitoneal hydrostatic pressure gradient (P) (mmHg) 8

Transperitoneal oncotic pressure gradient (prot) (mmHg) 22

Dialysis volume instilled (mL) 2050

Peritoneal residual volume (mL) 300

Serum urea concentration (mmol/L) 20

Serum sodium (and sodium associated "anion") conc. (mmol/L) 140

Ionized serum calcium conc. (mmol/L) 1.25

Serum glucose conc. (mmol/L) 6

Calcium conc. in the residual volume (mmol/L) 1.25

PS for Na+ and Ca2+ (mL/min) 6

PS for glucose (mL/min) 15.3

Peritoneal UF coefficient (LpS) (mL/min/mmHg) 0.074

Osmotic conductance to glucose (LpS·sg) (mL/min/mmHg) 0.0036

Peritoneal lymph flow (ml/min) 0.3

A0/X (cm) 25,000

Fractional UF coefficient (LpS), accounted for by aquaporins, c 0.02

Fractional LpS, accounted for by small pores, s 0.90

Fractional LpS, accounted for by large pores, L 0.08

Análisis de la curva de volumen intra

peritoneal para calculo de la

conductancia osmótica a la glucosa

curva de volumen intraperitoneal (vt)

• FASE TEMPRANA: está determinada por la

conductancia osmótica a la glucosa( producto del

coef. de uf.(Lps) por el coef. de reflexión de

glucosa (g).

• FASE MEDIA: por el volumen infundido y la

difusividad de glucosa.

• FASE TARDÍA: por las fuerzas de starling, Lps, y

flujo linfático.

Transporte de sodio

112

117

122

127

132

137

0 30 60 90 120 150 180 210 240

Tranporte Alto

Normal 2.5%

Normal 4.25%

Tiempo (minutos) Heimberger O Kidney Int 38: 495-506, 1990

Heimberger O Kidney Int 41:1320-1332, 1992

Monquil MCJ Perit Dial Int 15: 42-48, 1995

So

dio

m

Eq

/l

Monquil et al.PDI 1995; 15: 42-48

Efecto de elimination de acuaporinas

2000

2100

2200

2300

2400

2500

2600

2700

2800

0 60 120 180 240

Time, min

Dra

ined

Vo

lum

e,

ml

Control

No aquaporins

Ultrafiltración y remoción de sodio

Útiles para explorar la función de la

memb. Peritoneal

Método PORO CHICO

Agua/CREAT

PORO

GRANDE

Plasma

ACUAP.

Agua libre

Elar. LINF.

PET* ++ - + -

PET/ADEQUES

T

++- + ++ +

PDC/ 3 POROS +++ +++ +++ +++

SPA (Stand.

Per. Analysis)

++ ++ +++ +++

Cinética de la Creatinina en DP

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 1 2 3 4

Time (hr)

D/P

Cr High

H. Ave

L. Ave

Low

Fórmulas “complejas” de calculo de

transporte de agua libre

Resultados del SPA en 80 pacientes

transporte de agua libre de solutos

parikova et al ki, 2005

Método de la Milia para cálculo

del transporte de agua libre

• Se realiza PET “corto” al 3.86%, 4.25%

• La UFSP (Uf de poros chicos) es = al

NA removido X 1000/ [NA] plasmático

• Transporte de agua libre = UF neta –

UFSP

Factores que pueden influenciar

transporte de solutos en dp

Davies et al KI, 2006

Accumulation des produits glycosé

avancée (AGE) dans le tissu interstitiel en

dialyse pértonéale à long terme (PUF)

A: Aucune accumulation; B: a. faible; C: a. moyenne et D:

accumulation pronnoncée.

Honda et al. NDT (1999)14:1541-1549

Influencia del tx de peq. Solutos

sobre la capacidad de ultrafiltración

Davies et al KI 2006

S. Davies, Kidney Int 2004;66:2437-2445

S. Davies, Kidney Int 2004;66:2437-2445

LpS

PS

LpS

PS

LpS

PS

Expression of aquaporin-1 in a long-term

peritoneal dialysis patient with

apparently impaired transcellular water

transport

E. Goffin, S. Combet, F. Jamar, J-P. Cosyns,

and O. Devuyst

Am. J. Kidney Dis. 33(2), 333-383, 1999

– Título 2

• Cuerpo

– Cuarto nivel

» Quinto nivel (Referencias)

La conductancia osmótica de glucosa

peritoneal

LpSg

Lp = conductividad hidráulica

S = superficie de poros

LpS = conductancia hidráulica

g = coeficiente de reflexion de glucosa (0.05)

40 % depende de acuaporinas

g 60 % depende de poros chicos

La membrana de tres poros y la matriz

de fibras normal

= 0.995

r, = 6 (Å)

LpSg = 3.66 L/min/mmHg

PSg = 9.30 mL/min

g = 0.047

LpS = 0.078 mL/min/mmHg

S = 1

Rippe & Venturoli Am J Physiol 2007

Three pore membrane with a fibrotic

(“dense”) serial fiber matrix

= 0.96

r, = 7,5 (Å)

LpSg = 3.66 L/min/mmHg

PSg = 9.30 mL/min

g = 0.047

LpS = 0.078 mL/min/mmHg

LpSg = 3.02 L/min/mmHg

PSg = 13.46 mL/min

g = 0.039

LpS = 0.078 mL/min/mmHg

S = 1.8

Rippe & Venturoli Am J Physiol 2007

UNA MEMBRANA

“POROSA”( 3 POROS)

UNA MEMBRANA

“ DENSA” DE FALLA

DE ULTRAFILTRACION

Fisiopatologia de la pérdida de

ultrafiltracion

• No puede explicarse solo por el “ aumento del

área vascular”.

• El aumento del área vascular de intercambio por la

fibrosis intersticial puede inducir la perdida de UF

por el aumento del coeficiente de transferencia de

masas (PS) para glucosa y cambios moderados

del coeficiente de ultrafiltración o conductancia

hidráulica (LpS).

• La conductancia osmótica para la glucosa puede

estar disminuida a través de acuaporinas en forma

aislada pero esto aun resta a confirmar.

GRATAEGUS EN FLOR SOBRE EL CHAMPAQUI ATOS PAMPA, SIERRAS DE CÓRDOBA

GRACIAS! MUCHAS

Fisiología del Transporte de agua y

solutos en la diálisis peritoneal

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