Cinética de potasio durante y después de la hemodiálisis y perfil de potasio para prevenir arritmias (PANDORA)

Tipo de estudio: intervencionista espontáneo, no farmacológico, exploratorio, prospectivo, monocéntrico. Los pacientes elegibles se someten a un tratamiento hemodiálisis asociado con la vía clínica normal.

El estudio se divide en un Período A y un Período B. El Período A incluye la fase de inscripción (Paso 0), la fase de medición instrumental y de laboratorio (Paso 1), la fase de desarrollo del modelo matemático de la cinética del potasio (Paso 2) y la fase de validación del modelo matemático (Paso 3). El Período B incluye la fase de uso del modelo matemático para modular la concentración sanguínea de potasio y minimizar el riesgo de aparición de arritmias durante y después de la diálisis (Paso 4).

Población de estudio:

La población de estudio consistirá en 6 pacientes ambulatorios evaluables con insuficiencia renal crónica que necesitan realizarse hemodiálisis tres veces por semana para su supervivencia.

En el caso de abandono de un paciente se enrolará otro paciente hasta llegar a 6 pacientes evaluables tanto al final del Periodo A como al final del Periodo B del estudio.

Las pruebas de laboratorio se enviarán a dos laboratorios: el Laboratorio Único Metropolitano de Bolonia para la dosificación de urea y el Laboratorio de U.O. Nefrología Diálisis y Trasplante para la dosificación de potasio intracelular y para la dosificación de potasio extracelular, sodio, calcemia, bicarbonatemia, azúcar en sangre.

La medida del potasio intracelular se realizará mediante sonda de iones selectivos. La primera fase (Paso 1) se caracteriza por la ejecución de mediciones de concentración de potasio intra y extracelular, y la evaluación de la concentración de urea, azúcar en sangre y electrolitos plasmáticos que están estrechamente relacionados con la cinética del potasio. Se realizarán análisis de impedancia corporal al inicio y al final de la diálisis para estimar el tamaño de los volúmenes intra y extracelulares que contienen los solutos y la variación de estos volúmenes secundarios a la deshidratación obtenidos mediante el tratamiento dialítico. Durante la diálisis a partir de las 8:00 a. m., se tomarán medidas cada 30 minutos para estimar cómo los procesos generalizados y convectivos del tratamiento dialítico afectan la cinética del potasio. Al mismo tiempo que las muestras de sangre, se realizarán ECG derivados de 12 para registrar la actividad eléctrica cardíaca junto con la medición de la concentración de electrolitos y, en particular, de potasio extra/intracelular. Se prestará especial atención al reconocimiento de alteraciones del ritmo, como contracciones ventriculares o supraventriculares prematuras, alteraciones en el intervalo QT corregido y la eventual aparición de arritmias reales. Después de 60 minutos del final de la diálisis, se repetirán las mediciones horarias de urea, azúcar en sangre, potasio intra y extracelular, ECG. El análisis de impedancia corporal se repetirá 60 minutos después del final de la diálisis y al final del período de observación (7:00 p. m.) después de 7 horas después del final de la diálisis. Las mediciones después del final de la diálisis son necesarias para evaluar el rebote de solutos a nivel plasmático debido al lento equilibrio entre los solutos en el espacio intravascular y los solutos en el espacio extravascular. Los análisis de impedancia corporal después del final de la diálisis son necesarios para evaluar si la redistribución de solutos entre el compartimento intra y extravascular corresponde a un cambio en la proporción de volúmenes intracelulares a extracelulares. También se requieren registros de ECG en esta etapa al mismo tiempo que las muestras de sangre para evaluar la aparición después de la diálisis de extrasístoles ventriculares o supraventriculares, alteraciones en el intervalo QT corregido y la eventual aparición de arritmias reales. Tales alteraciones electrocardiográficas pueden verse afectadas por el rebote de potasio y pueden alterar la relación entre el potasio intracelular y extracelular. El tiempo esperado para completar la fase de medición en los 6 pacientes inscritos es de 4 meses.

Todos los pacientes inscritos en el estudio se someterán a:

1. Terapia hemodialítica mediante hemodiafiltración de 240 minutos con reinfusión en línea del ultrafiltrado endógeno (HFR) en máquina de hemodiálisis Flexya® (Medtronic, Mirandola, Italia), el filtro utilizado será el filtro HFR (Medtronic, Mirandola, Italia) de doble cámara filtro utilizado para la técnica dialítica HFR. La primera parte del filtro consiste en un hemofiltro de membrana de polifenileno de alto flujo. A través del hemofiltro se obtiene un ultrafiltro endógeno separando una parte de sangre del agua del plasma gracias a un proceso de ultrafiltración mecánica. El flujo por hora del ultrafiltro endógeno se obtiene automáticamente en función de los valores de presión transmembrana dentro del hemofiltro. A continuación, el ultrafiltrado endógeno producido se conduce desde el hemofiltro hasta un cartucho que contiene una resina neutra donde tiene lugar un proceso de adsorción gracias a una superficie adsorbente de 700 m2/gramo de resina. Tras la adsorción, el ultrafiltrado se devuelve a la sangre en su conjunto que, a su vez, llega a la segunda parte del filtro HFR. La segunda cámara del filtro HFR es un filtro de polifenileno de bajo flujo donde ocurren procesos de pérdida de peso y difusión. El flujo sanguíneo del acceso vascular se mantendrá en valores > 250 ml/minuto, el flujo de líquido de diálisis será de 500 ml/minuto. La pérdida de peso durante el tratamiento dialítico se prescribirá según las necesidades clínicas del paciente.
2. Evaluar los valores de potasio, sodio, bicarbonatemia, calcemia, urea y azúcar en sangre, estando la cinética del potasio íntimamente ligada a la de otros solutos (p. bombas entre múltiples iones que interactúan). La dosificación de potasio, bicarbonato, calcio, sodio, glucosa y urea se realizará cada 30 minutos para un total de 9 muestras de sangre para la sesión de diálisis (Hemodiálisis 1). A los 60 minutos de finalizada la sesión de diálisis a cada paciente se le realizarán 7 extracciones de sangre para potasio intra y extracelular, bicarbonato, calcio ionizado, sodio, urea, glucemia cada 60 minutos (Post-Hemodiálisis 1). Al inicio de la próxima diálisis (Hemodiálisis 2) se tomarán muestras de sangre de potasio, sodio, bicarbonatemia, calcemia, urea, glucemia en particular para comprobar el grado de rebote de potasio en el intervalo interdiálisis. Durante la Hemodiálisis 2 no se realizarán más análisis de sangre ni exploraciones instrumentales y el paciente no deberá permanecer en observación en el período post-hemodiálisis.
3. Valorar tanto el potasio extracelular como el intracelular durante las sesiones de diálisis y en las horas posteriores a la propia diálisis según el intervalo de tiempo previsto. La medida del potasio intracelular se realizará mediante sonda de iones selectivos.
4. ECG con electrocardiógrafo de 12 derivados durante 5 minutos para un total de 16 rutas de ECG por paciente por sesión de diálisis. El ECG se realizará al mismo tiempo que las muestras de sangre cada 30 minutos para un total de 9 pistas por sesión de diálisis. Después de 60 minutos del final de la sesión de diálisis, cada paciente se someterá a un nuevo registro de ECG cada 60 minutos para un total de 7 ECG.

(e) Análisis de impedancia corporal utilizando Electro fluid graph machine® (Akern, Pontassieve, Italia) para evaluar los compartimentos extra intracelulares de cada paciente en el momento 0 (inicio de la diálisis) a los 240 minutos (final de la diálisis), después de 60 minutos después del final de la diálisis y después de 7 horas después del final de la diálisis.

(f) Uso del sensor Natrium (Medtronic, Mirandola, Italia) durante el tratamiento dialítico HFR para comparar los valores de conductividad medidos por Natrium con los niveles sanguíneos de electrolitos medidos durante el tratamiento dialítico.

La segunda fase (Paso 2) del estudio consiste en el desarrollo de un modelo matemático de cinética de solutos en hemodiálisis y durante la fase post-diálisis. El modelo matemático podrá simular con razonable precisión el comportamiento de algunos de los principales solutos y, en particular, la concentración de potasio extra e intracelular.

El desarrollo del modelo matemático puede tener lugar cuando se recopilaron los datos del Paso 1 obtenidos de los 6 pacientes inscritos.

El modelo matemático será desarrollado por el Prof. Mauro Ursino, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica e Informática de la Universidad de Bolonia. El modelo tendrá las características de predecir: a) la variación de la masa corporal total de potasio intracelular y extracelular durante y después de la sesión de diálisis; b) la cinética de la concentración de potasio intra y extracelular durante la diálisis y durante las primeras 7 horas posteriores al tratamiento dialítico. El modelo matemático de la cinética del potasio incluirá la bomba dependiente de Na/K/ATPasa, que es el principal mecanismo de transporte activo, el mecanismo de difusión pasiva del potasio desde el compartimento intracelular al compartimento extracelular, la propagación del potasio a través de la membrana de diálisis, la variación en el volumen intradiálisis, el rebote de potasio y solutos después de la diálisis, el papel de la osmolaridad del plasma. El modelo incluirá dos compartimentos (intra y extracelular), el intercambio de volúmenes de fluidos por ósmosis y ultrafiltración, la cinética de diferentes solutos, el intercambio por difusión. El tiempo esperado para completar el Paso 2 de 6 pacientes evaluables es de 3 meses.

Paso 3. El modelo desarrollado en el punto anterior se utilizará para simular la cinética temporal de los solutos, y en particular del potasio, durante la fase intradiálisis y en las primeras horas tras la diálisis. Para ello, se compararán las predicciones del modelo con los resultados in vivo. Posiblemente se utilizarán técnicas de "ajuste" y minimización para estimar aquellos parámetros del modelo con un conocimiento fisiológico incompleto. Las diferencias entre el modelo y los datos se analizarán cuidadosamente para comprender si se deben únicamente a errores de medición, variabilidad individual o defectos del modelo. En este último caso, se liquidarán los cambios que excedan los límites del modelo. En el segundo caso (variabilidad individual) los investigadores buscarán métodos de estimación en línea, para adaptar el modelo al paciente individual. El software del modelo matemático se implementará en la máquina de hemodiálisis Flexya para su aplicación durante una sesión normal de HFR en línea en pacientes inscritos en el estudio. Durante la diálisis a partir de las 8:00 a. m., se tomarán medidas de solutos (potasio intra y extracelular, urea, azúcar en sangre, bicarbonatemia, sodio, calcemia) cada 30 minutos para estimar la desviación entre los valores predichos por el modelo matemático a los distintos brechas de medición y los valores realmente medidos por las pruebas de laboratorio. Al mismo tiempo que las muestras de sangre, se realizarán ECG de 12 derivados. Después de 60 minutos de diálisis, se repetirán las mediciones de los solutos y el ECG cada hora. El análisis de impedancia corporal se repetirá 60 minutos después del final de la diálisis y al final del período de observación (7:00 p. m.) después de 7 horas después del final de la diálisis. Las mediciones posteriores a la diálisis son necesarias para la validación del modelo y para evaluar la correspondencia entre la concentración real de solutos y los valores predichos por el modelo. Los análisis de impedancia corporal después del final de la diálisis son necesarios para evaluar si la redistribución de solutos entre el compartimento intra y extravascular corresponde a un cambio en la proporción de volúmenes intracelulares a extracelulares. Las grabaciones de ECG también se requieren en esta etapa al mismo tiempo. El tiempo esperado para completar la Fase 3 de 6 pacientes evaluables es de 6 meses.

Paso 4. El modelo, que ya ha sido validado, se usa para determinar el perfil de potasio en el baño de diálisis, capaz de asegurar la tendencia óptima de la potasemia intracelular para identificar la forma correcta de tendencia del potasio, capaz de minimizar los factores de riesgo y reducir la incidencia de arritmias. El tiempo esperado para completar el Paso 4 es de 4 meses.