Глава 20. Биосовместимость гемодиализа
Проблема биосовместимости гемодиализа и гемодиализных мембран не освещается в учебниках, ведь в них принято излагать вещи бесспорные или устоявшиеся на данное время. Но так как лабораторные эффекты биосовместимости представители фирм часто используют в маркетинговых целях, мы решили этот материал кратко изложить, дабы читатель имел представление о значении этих исследований.
Кинетика лейкоцитов
Феномен Кэплоу-Гоффинета. 30 лет назад, в 1968 г., почти через 10 лет после начала широкого распространения гемодиализа в клинической практике, L.S. Kaplow и J.A. Goffinet опубликовали статью, в которой на материале 33 гемодиализов, проведенных у 4 больных показали, что уже начиная со 2-й минуты сеанса гемодиализа и до 15-й минуты в циркуляции происходит резкое снижение количества лейкоцитов, хотя к исходу 1-го часа гемодиализа оно достигает исходного значения.
Статья имела шумный научный резонанс, а описанный феномен назвали эффектом острой гемодиализной лейкопении. Это и положило начало учению о биосовместимости гемодиализа.Вскоре выяснили, что лейкоциты из организма никуда не уходят, а просто в период пенического эффекта секвестрируются преимущественно в малом кругу кровообращения
Общие закономерности эффекта острой гемодиализной лейкопении таковы:
Феномен Кэплоу-Гоффинета. 30 лет назад, в 1968 г., почти через 10 лет после начала широкого распространения гемодиализа в клинической практике, L.S. Kaplow и J.A. Goffinet опубликовали статью, в которой на материале 33 гемодиализов, проведенных у 4 больных показали, что уже начиная со 2-й минуты сеанса гемодиализа и до 15-й минуты в циркуляции происходит резкое снижение количества лейкоцитов, хотя к исходу 1-го часа гемодиализа оно достигает исходного значения.
Статья имела шумный научный резонанс, а описанный феномен назвали эффектом острой гемодиализной лейкопении. Это и положило начало учению о биосовместимости гемодиализа.Вскоре выяснили, что лейкоциты из организма никуда не уходят, а просто в период пенического эффекта секвестрируются преимущественно в малом кругу кровообращения
Общие закономерности эффекта острой гемодиализной лейкопении таковы:
· острая диализная лейкопения возникает при проведении гемодиализа со всеми типами целлюлозных мембран;
· лейкопенический эффект не зависит от конструкционного типа диализатора и способа стерилизации;
· снижение концентрации лейкоцитов в циркуляции начинается сразу после начала перфузии крови через диализатор;
· минимальная концентрация лейкоцитов выявляется примерно на 20-й минуте гемодиализа;
· в период лейкопении лейкоциты секвестрируются преимущественно в малом кругу кровообращения;
· в конце 1-го часа гемодиализа уровень лейкоцитов возвращается к исходному.
Клинически эффект острой гемодиализной лейкопении не проявляется никак. Вскоре обнаружили, что ацетатцеллюлозная мембрана вызывает существенно меньший лейкопенический эффект, чем купрофан.
Сразу стали сравнивать лейкопенический эффект различных мембран в надежде на то, что по реакции клеток крови можно будет с полным на то основанием отдать предпочтение какой-либо мембране.В самом деле, бесспорно доказано, что синтетические мембраны лейкопенического эффекта практически не вызывают или дают очень слабый лейкопенический эффект.Весьма незначительный лейкопенический эффект дает мембрана из полиакрилонитрила (AN69), которая относится к группе мембран хай-флакс.
Нет нужды описывать, как изощрялись исследователи в изучении кинетики лейкоцитов и их видов - и в зависимости от способа стерилизации, и при реюзе, и при различных буферах в диализате. Кроме того, исследовали изменение функции лейкоцитов: агрегацию, хемотаксис, хемилюминесценцию, лейкоцитарную эластазу.
Но до настоящего времени кинетика лейкоцитов является самым простым тестом биосовместимости, хотя клиническое значение этого теста и сегодня не ясно.
Сразу стали сравнивать лейкопенический эффект различных мембран в надежде на то, что по реакции клеток крови можно будет с полным на то основанием отдать предпочтение какой-либо мембране.В самом деле, бесспорно доказано, что синтетические мембраны лейкопенического эффекта практически не вызывают или дают очень слабый лейкопенический эффект.Весьма незначительный лейкопенический эффект дает мембрана из полиакрилонитрила (AN69), которая относится к группе мембран хай-флакс.
Нет нужды описывать, как изощрялись исследователи в изучении кинетики лейкоцитов и их видов - и в зависимости от способа стерилизации, и при реюзе, и при различных буферах в диализате. Кроме того, исследовали изменение функции лейкоцитов: агрегацию, хемотаксис, хемилюминесценцию, лейкоцитарную эластазу.
Но до настоящего времени кинетика лейкоцитов является самым простым тестом биосовместимости, хотя клиническое значение этого теста и сегодня не ясно.
Активация системы комплемента
Основоположником исследований иммунологических проблем биосовместимости является P.R. Craddock. В одной из его работ, опубликованных в 1975 г., показано, что лейкопения возникает в результате легочной секвестрации лейкоцитов, которая, в свою очередь, вызывается низкомолекулярным компонентом комплемента, активируемого целлюлозой. В бесчисленных публикациях исследован механизм активации системы комплемента и отмечено, что синтетические мембраны не вызывают выраженной активации системы комплемента в отличие от целлюлозных мембран.
Но и в этой области исследований не удалось убедительно показать клиническое значение эффекта активации комплемента и его положительное или отрицательное значение, хотя иммунологические исследования проводили еще более углубленно, с привлечением всех методов изучения клеточного и гуморального иммунитета. Есть мнение, что острая лейкопения и активация комплемента являются факторами стимуляции иммунитета и выживания. В качестве иллюстрации приведем судьбу широко разрекламированной в прошлом мембраны AN69 (полиакрилонитрил). Эта мембрана не дает лейкопенического эффекта и вроде бы не активирует комплемент, но по сравнению с другими мембранами вызывает очень частые анафилактоидные реакции при подключении. Длительные поиски причины этих реакций дали простой и очень убедительный ответ: мембрана AN69 чрезмерно, по сравнению с купрофаном, активирует калликреин-кининовую систему, что и является причиной чрезмерной частоты анафилактоидных реакций при её использовании.
Стало ясно, что превосходная по тестам биосовместимости мембрана может быть в клиническом отношении никудышной; нельзя давать клиническую оценку мембране по тестам биосовместимости. Впрочем, как оказалось, мембрана AN69 активирует комплемент, и еще как активирует! Просто его не могли обнаружить на выходе из гемодиализатора, так как после активации AN69 тотчас адсорбирует его.
Вот вам и правда и ложь о биосовместимости. И это далеко не один пример.
Но и в этой области исследований не удалось убедительно показать клиническое значение эффекта активации комплемента и его положительное или отрицательное значение, хотя иммунологические исследования проводили еще более углубленно, с привлечением всех методов изучения клеточного и гуморального иммунитета. Есть мнение, что острая лейкопения и активация комплемента являются факторами стимуляции иммунитета и выживания. В качестве иллюстрации приведем судьбу широко разрекламированной в прошлом мембраны AN69 (полиакрилонитрил). Эта мембрана не дает лейкопенического эффекта и вроде бы не активирует комплемент, но по сравнению с другими мембранами вызывает очень частые анафилактоидные реакции при подключении. Длительные поиски причины этих реакций дали простой и очень убедительный ответ: мембрана AN69 чрезмерно, по сравнению с купрофаном, активирует калликреин-кининовую систему, что и является причиной чрезмерной частоты анафилактоидных реакций при её использовании.
Стало ясно, что превосходная по тестам биосовместимости мембрана может быть в клиническом отношении никудышной; нельзя давать клиническую оценку мембране по тестам биосовместимости. Впрочем, как оказалось, мембрана AN69 активирует комплемент, и еще как активирует! Просто его не могли обнаружить на выходе из гемодиализатора, так как после активации AN69 тотчас адсорбирует его.
Вот вам и правда и ложь о биосовместимости. И это далеко не один пример.
Бета-2-микроглобулин и амилоидоз
Бета-2-микроглобулин (Б2М) представляет собой самый малый по массе белок, который вырабатывается лимфоцитами. В крови гемодиализных больных уровень Б2М примерно в 20 раз превышает норму. Во время гемодиализа с мембраной лоу-флакс элиминации Б2М практически не происходит. Гипотеза о том, что Б2М является предшественником и причиной образования амилоидной ткани, правдоподобна, хотя бесспорно не доказана
В литературе описаны симптомы, которые, якобы, могут быть связаны с диализным амилоидозом:
В литературе описаны симптомы, которые, якобы, могут быть связаны с диализным амилоидозом:
· синдром канала запястья;
· окклюзионный тендосиновит;
· костная киста;
· деструктивный артрит;
· переломы;
· образование опухоли;
· разрыв сухожилия;
· бурсит;
· прочее.
Полагали, что мембраны хай-флакс, которые проницаемы для Б2М и действительно способствуют его ощутимой элиминации, позволят снизить концентрацию Б2М в крови у гемодиализных больных и уменьшить частоту амилоидоза. При исследовании кинетики Б2М при стандартном гемодиализе S. David (1998) показал, что к концу 4-часового гемодиализа уровень Б2М существенно возрастает и этот эффект обусловлен исключительно гемоконцентрацией вследствие ультрафильтрации (рис. 20-10). Никакой элиминации Б2М во время стандартного гемодиализа не происходит, так как мембрана лоу-флакс даже для мелкого белка, каким является Б2М, непроницаема. Но к началу следующего сеанса эффект гемоконцентрации исчезает, и уровень Б2М возвращается к исходному.
Во время гемодиализа с мембраной хай-флакс элиминация Б2М действительно происходит, и уровень Б2М в течение 4 ч существенно снижается. Но затем происходит непрерывный выброс из тканей Б2М, и к началу следующего сеанса уровень Б2М возвращается к исходному.
Во время гемодиализа с мембраной хай-флакс элиминация Б2М действительно происходит, и уровень Б2М в течение 4 ч существенно снижается. Но затем происходит непрерывный выброс из тканей Б2М, и к началу следующего сеанса уровень Б2М возвращается к исходному.
S. David (1998) считает, что эффективность снижения уровня Б2М для профилактики гемодиализного амилоидоза не доказана. Связь амилоидоза с материалом гемодиализной мембраны также убедительно не доказана и используется преимущественно для маркетинговых спекуляций. В качестве доказательства приводим одно из недавних клинических наблюдений T. Dantonie и соавт., 1997.
Больной с поликистозом почек начали лечение гемодиализом в 1975 г. и проводили стандартный гемодиализ с целлюлозными мембранами всего в течение 5 лет. Далее 12 лет проводили гемофильтрацию с синтетической мембраной из полисульфона хай-флакс и последние 3 года - гемодиафильтрацию с той же мембраной. И тем не менее в 1996 г. у больной выявили гистологически доказанный амилоидоз коленного сустава, причем уровень Б2М существенно снизился. Таким образом, ни фильтрационные методы детоксикации, ни синтетические мембраны не гарантируют больных от амилоидоза. Кроме того, амилоидоз встречается и без нарушения функции почек. А ты, любезный читатель, видел ли хоть когда-нибудь синдром канала запястья?
Российские специалисты столь остро воспринимают непроницаемость нормальных диализных мембран для Б2М, что можно подумать, будто в нашем отечестве имеются десятки тысяч больных с диализным стажем 15-20 лет и все страдают от диализного амилоидоза.
Больной с поликистозом почек начали лечение гемодиализом в 1975 г. и проводили стандартный гемодиализ с целлюлозными мембранами всего в течение 5 лет. Далее 12 лет проводили гемофильтрацию с синтетической мембраной из полисульфона хай-флакс и последние 3 года - гемодиафильтрацию с той же мембраной. И тем не менее в 1996 г. у больной выявили гистологически доказанный амилоидоз коленного сустава, причем уровень Б2М существенно снизился. Таким образом, ни фильтрационные методы детоксикации, ни синтетические мембраны не гарантируют больных от амилоидоза. Кроме того, амилоидоз встречается и без нарушения функции почек. А ты, любезный читатель, видел ли хоть когда-нибудь синдром канала запястья?
Российские специалисты столь остро воспринимают непроницаемость нормальных диализных мембран для Б2М, что можно подумать, будто в нашем отечестве имеются десятки тысяч больных с диализным стажем 15-20 лет и все страдают от диализного амилоидоза.
Новое понимание эффектов биосовместимости
Традиционно диссоциация иммунологических и биохимических эффектов при использовании различных мембран рассматривалась весьма однозначно: если какой-либо эффект при использовании одной мембраны выражен больше, чем при использовании другой, то первая мембрана нехороша, а вторая лучше. Но по мере более углубленного исследования эффектов биосовместимости их трактовка стала изменяться. Например, во время гемодиализа с мембраной из купрофана происходит более существенное, чем при мембране из полисульфона, повышение концентрации фактора увеличения бактерицидной проницаемости (bactericidal permeability increasing factor, BPI), который является естественным ингибитором эндотоксина .Таким образом, описанный эффект является весьма благоприятным, учитывая, что проблема бактериальной контаминации диализата до сих пор не решена. Аналогично оценивают и более существенное повышение уровня эластазы лейкоцитов во время гемодиализа с мембраной из купрофана, нежели с мембраной из полисульфона.
В самом деле, ведь эластаза существенно снижает резистентность стенки бактериальной клетки. Может быть, эти эффекты отчасти объясняют феноменальную выживаемость больных на гемодиализе с целлюлозной мембраной?
Все смешалось в этой биосовместимости. То, что раньше было плохо, теперь, наоборот, очень хорошо.
В самом деле, ведь эластаза существенно снижает резистентность стенки бактериальной клетки. Может быть, эти эффекты отчасти объясняют феноменальную выживаемость больных на гемодиализе с целлюлозной мембраной?
Все смешалось в этой биосовместимости. То, что раньше было плохо, теперь, наоборот, очень хорошо.
Ежи-эритроциты
Весьма необычный эффект влияния гемодиализа на эритроциты описали С.R. Hasler и соавт. (Nephrol. Dial. Transplant. - 1998. - Vol. 13. - P. 3132-3137). Под электронным микроскопом исследовали морфологию эритроцитов до гемодиализа, через 30 мин и на 4-м часу гемодиализа.Оказалось, что через 30 мин после начала гемодиализа немало эритроцитов, имевших вначале нормальную дискоидную форму, становятся похожими на морского ежа. Через 4 ч эритроциты вновь принимают свою обычную форму. Более того, авторы показали, что чем больше эритроцитов принимают форму ежа, тем больше возрастает вязкость крови.
Не лишено основания предположение авторов о том, что описанный феномен может быть одним из факторов возникновения побочных сердечно-сосудистых эффектов гемодиализа. Феномен ежа-эритроцита, вероятно, можно отнести к проблеме биосовместимости гемодиализа. Но авторы по этому поводу не делают никаких спекуляций.
Не лишено основания предположение авторов о том, что описанный феномен может быть одним из факторов возникновения побочных сердечно-сосудистых эффектов гемодиализа. Феномен ежа-эритроцита, вероятно, можно отнести к проблеме биосовместимости гемодиализа. Но авторы по этому поводу не делают никаких спекуляций.
Выброс цитокинов
Долгое время выброс цитокинов в циркуляцию во время гемодиализа связывали почти исключительно с целлюлозными мембранами. Но далеко не все с этим согласны. В одном из исследований проводили гемодиализ с мембраной из купрофана, используя стерильный и нестерильный диализат.
Оказалось, что во время гемодиализа с мембраной из купрофана со стерильным диализатом уровень интерлейкина-1 не повышается. Надо полагать, что сам по себе купрофан к активации интерлейкина-1 отношения не имеет.Иное дело - фактор некроза опухоли (TNF - tumor necrosis factor). Исследовали изменение уровня (в %) TNF в понедельник и в пятницу во время гемодиализа с мембраной из купрофана и полиметилметакрилата. Кстати сказать, мембрана из полиметилметакрилата японской фирмы "Toray" является одной из лучших по тестам биосовместимости. Оказалось, что уровень TNF во время гемодиализа с мембраной из купрофана изменяется существенно больше, чем во время гемодиализа с мембраной из полиметилметакрилата.
Оказалось, что во время гемодиализа с мембраной из купрофана со стерильным диализатом уровень интерлейкина-1 не повышается. Надо полагать, что сам по себе купрофан к активации интерлейкина-1 отношения не имеет.Иное дело - фактор некроза опухоли (TNF - tumor necrosis factor). Исследовали изменение уровня (в %) TNF в понедельник и в пятницу во время гемодиализа с мембраной из купрофана и полиметилметакрилата. Кстати сказать, мембрана из полиметилметакрилата японской фирмы "Toray" является одной из лучших по тестам биосовместимости. Оказалось, что уровень TNF во время гемодиализа с мембраной из купрофана изменяется существенно больше, чем во время гемодиализа с мембраной из полиметилметакрилата.
Резюме
В данной главе мы описали главные направления исследований в области биосовместимости, которые являются основой дежурных докладов фирм, производителей мембран. Главные темы этих докладов:
· кинетика и функция лейкоцитов;
· активация комплемента;
· бета-2-микроглобулин и амилоидоз.
К проблеме биосовместимости можно при желании отнести любое лабораторное исследование в области гемодиализа. Ведь круг тем и методик в биосовместимости четко не ограничен. Достаточно получить убедительную диссоциацию какого-либо биохимического или иммунологического эффекта на разных мембранах. Кроме того, с биосовместимостью тесно связаны факторы диализата, способы стерилизации мембран и т.д. Благодаря этому проблема биосовместимости обросла огромным количеством исследований, многие из которых крайне любопытны с научной точки зрения. Приведем конкретный пример: исследование влияния типа диализного буфера на уровень бета-2-микроглобулина. Больным, которые получали лечение гемодиализом с использованием ацетатцеллюлозной мембраны и ацетатного буфера, оставили ту же самую мембрану, но буфер заменили на бикарбонатный. В результате через год получили статистически достоверное снижение уровня бета-2-микроглобулина.Другим больным мембрану заменили на полисульфоновую, но в одной группе продолжали гемодиализ на ацетате, а в другой - на бикарбонате. В результате в группе бикарбоната получили статистически достоверное снижение уровня бета-2-микроглобулина.
Результат убедительный, хотя все равно концентрация бета-2-микроглобулина, несмотря на снижение, оставалась в 15-20 раз выше нормы. И уж, конечно, невозможно на основании этого исследования сделать далеко идущий вывод о том, что бикарбонатный буфер приводит к снижению частоты диализного амилоидоза. В последние годы на российских конференциях уделяют немало внимания гемодиализному амилоидозу. Можно подумать, что в нашем отечестве имеются десятки тысяч гемодиализных больных с ветеранским стажем, среди которых амилоидоз свирепствует.
Нет сомнений: описываемые эффекты имеют место и представляют большой научный интерес, но, к сожалению, все они пока не привели к сколько-нибудь ощутимому прорыву в диализной технологии. Поэтому на основании эффектов биосовместимости невозможно сделать какие-либо конкретные клинические выводы или руководствоваться ими в выборе гемодиализных материалов.
Принимать во внимание эффекты биосовместимости можно будет лишь в случае однозначной доказанности их влияния на основные показатели лечения гемодиализом: смертность, выживаемость, заболеваемость.
Читатель, вероятно, подумает, что автор с некоторым пренебрежением относится к исследованиям в области биосовместимости. Напротив! Эти работы, хотя и не имеют сиюминутного прикладного характера, являются фундаментальными для науки. Не исключено, что именно в этой области состоится один из прорывов, который приведет к существенному прогрессу в замещении утраченной функции почек. Если на гемофильтрации и гемодиафильтрации в практике лечения хронической почечной недостаточности уже поставлен большой и жирный крест, то исследования биосовместимости пока еще находятся под большим и жирным вопросом.
В октябре 1998 г. в журнале "Dialysis and Transplantation" (Vol. 27, No. 10. - P. 670) помещена очень выразительная карикатура по поводу биосовместимости, которую я скопировал, как мог, и надписи перевел на русский язык (рис. 20-22).
Результат убедительный, хотя все равно концентрация бета-2-микроглобулина, несмотря на снижение, оставалась в 15-20 раз выше нормы. И уж, конечно, невозможно на основании этого исследования сделать далеко идущий вывод о том, что бикарбонатный буфер приводит к снижению частоты диализного амилоидоза. В последние годы на российских конференциях уделяют немало внимания гемодиализному амилоидозу. Можно подумать, что в нашем отечестве имеются десятки тысяч гемодиализных больных с ветеранским стажем, среди которых амилоидоз свирепствует.
Нет сомнений: описываемые эффекты имеют место и представляют большой научный интерес, но, к сожалению, все они пока не привели к сколько-нибудь ощутимому прорыву в диализной технологии. Поэтому на основании эффектов биосовместимости невозможно сделать какие-либо конкретные клинические выводы или руководствоваться ими в выборе гемодиализных материалов.
Принимать во внимание эффекты биосовместимости можно будет лишь в случае однозначной доказанности их влияния на основные показатели лечения гемодиализом: смертность, выживаемость, заболеваемость.
Читатель, вероятно, подумает, что автор с некоторым пренебрежением относится к исследованиям в области биосовместимости. Напротив! Эти работы, хотя и не имеют сиюминутного прикладного характера, являются фундаментальными для науки. Не исключено, что именно в этой области состоится один из прорывов, который приведет к существенному прогрессу в замещении утраченной функции почек. Если на гемофильтрации и гемодиафильтрации в практике лечения хронической почечной недостаточности уже поставлен большой и жирный крест, то исследования биосовместимости пока еще находятся под большим и жирным вопросом.
В октябре 1998 г. в журнале "Dialysis and Transplantation" (Vol. 27, No. 10. - P. 670) помещена очень выразительная карикатура по поводу биосовместимости, которую я скопировал, как мог, и надписи перевел на русский язык (рис. 20-22).
Рис. 20-22. И американцев терзает традиционный русский вопрос.
