Il potassio in dialisi: armonia tra efficienza e
Azienda Sanitaria Locale Bari
UOSVD di Nefrologia e Dialisi - Ospedale “S. Maria degli Angeli”
PUTIGNANO
efficienza e sicurezza
Giuseppe Gernone
15 % of dialysis patients have significantly decreased LV function
Hence cardiac disease is the major cause of death in dialysis patients->40 % of all-cause mortality. In particular largest, specific cause of death is attributed to arrhythmicmechanisms or sudden cardiac death (SCD) -> 27 % of all-cause mortality in dialysis patients.
75 % of dialysis patients have LV hypertrophy and severalalterations including endothelial dysfunction, interstitial fibrosis, decreased perfusion reserve, and diminished ischemia tolerance.
LO SCENARIO
CA Herzog, R Passman. Evaluation of sudden cardiac arrest and sudden cardiac death in dialysis patients. Up to Date 2016
mortality in dialysis patients.Rapid electrolyte shifts during hemodialysis increase the risk of arrhythmias as well as fluid shifts, autonomic imbalance/increased sympathetic activity, acid/base disturbances, changes of bathtemperature.
Santoro A et al. Nephrol. Dial. Transplant. 2008;23:1415-1421
One of the major factors in the genesis of HD arrhythmias is the K changes during dialysisAn increased risk of cardiac arrest may be particularly associated with a low-K concentration in the dialysate.
La procedura dialitica di per sé è un agente aritmogeno
L’incidenza di aritmie è riportata con un tasso variabile dal 17 al
76 % a seconda della popolazione selezionata o del tipo di
fenomeno aritmico analizzato
Aumento della frequenza di aritmie in corso di trattamento, così
come nelle 6-12 ore successive
A. Santoro, C. Basile. Le aritmie cardiache nel paziente con insufficienza renale ed in trattamento emodialitico periodico. G. Ital
Nefrol 23, 2006, 6, 552-559
Death Rates Per 1000 Patient Years
Percentuale di pz emodializzati con anomalie ECG
IDH was potently associated with cardiovascular morbidity and mortality
Hemodialysis-induced myocardial stunning
HEMODIALYSIS (Intradialytic Hypotension – IDH)
↓ Myocardial blood flow
Myocardial ischemia
Regional wall motion abnormalities
Myocardial dysfunction
IDH was potently associated with cardiovascular morbidity and mortality
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35cT
nI
(ng/m
L)
Before HD End of HD 44 h after HD
HR
HP without symptomatic IH
HP with symptomatic IHp<0.05
Dialysis
hypotension
and myocardial
injury
*Before HD End of HD 44 h after HD
-1
2
5
8
11
14
17
20
CK
-MB
(U
/L)
Before HD End of HD 44 h after HD
p<0.05
Hung SY et al, Blood
Purif 2004
*
Total body Potassium balance in MHD
Intake: 100 mMol
- Controlling serum K is an important goal in MHD pts because
progression of CKD is associated with worsening hyperkalemia.
Enhanced adaptive
gastro intestinal excretion
25 – 30 mMol
Dialysis removal
70 – 85 mMol
Dialysis remains
the primary route for
potassium removal and
potassium homeostasis
- Predialysis hyperkalemia and following hypokalemia
have been implicated of a death risk in MHD pts
& K
Il contenuto corporeo totale di potassio e la sua concentrazione
intra/extracellulare, sono un elemento essenziale nel
mantenimento del potenziale elettrico di membrana.
Potassium balance e potenziale di membrana
A.M. Katz. Physiology of the heart, 3° ed, 2000
La dialisi riduce improvvisamente il K+ extracellulare per gli elevati flussi diffusivi di K attraverso la membrana del dializzatore
Il ruolo del potassio nelle aritmie
Lato Sangue K+
Il meccanismo aritmogeno è basato su una transitoria ipokaliemia intracellulare indotta
dall’emodialisi attraverso una rapida rimozione del potassio.
Una rapida e breve ipokaliemia intracellulare non può essere svelata dalla misurazione della potassio ematico
Il cuore subisce un tilt del meccanismo di “ricarica” dopo ogni battito. Questa fase si presenta all’ECG con un Prolungamento dell’intervallo QT
Elevati flussi di K attraverso le membrane cellulari dallo spazio intra a
quello extracellulare con anomalia del rapporto potassio intra-
extracellulare.
Lato Dialisato K+
Alterazione del potenziale di membrana con alterata eccitabilità cellulare.
QT
L'intervallo QT dipende dalla frequenza cardiaca (RR):
maggiore è la frequenza cardiaca minore è l'intervallo QT.
QTcQT
=
RR
Uno degli elementi piu utilizzati per la valutazione del rischio aritmico è lo studio dell’intervallo Q-T e della sua dispersione (Q-Td),
QT
durata della depolarizzazione
e ripolarizzazione ventricolare
Formula di
Bazett
QTc =RR
Stima indiretta della disomogeneità della ripolarizzazione nelle diverse aree del miocardio
(differenza tra il massimo ed il minimo
intervallo Q-T in una derivazione)
QTd QTmax - QTmin=
QTcd QTcmax - QTcmin=
Stretta correlazione tra l’aumento del rapporto potassio intra-
extracellulare, alterazioni bioelettriche delle cellule miocardiche
e aumento dell’intervallo QT e del QTd
Q-T e Q-Td (anche QTc e QTcd) aumentano dunque durante il
trattamento dialitico e sono marker correlati alle aritmie
cardiache e alla morte cardiaca improvvisa poiché stima dell’
QT e QTd nei pazienti in Dialisi
Santoro, C. Basile. Le aritmie cardiache nel paziente con insufficienza renale ed in trattamento emodialitico periodico. G. Ital Nefrol
23, 2006, 6, 552-559. Galli D., et al. La terapia emodialitica dei disordini elettrolitici. G Ital Nefrol 2011; 28 (4): 408-415
Cupisti A, et al. Potassium removal increases the QTc interval dispersion during hemodialysis. Nephron 1999;82:122-126. Genovesi
S, et al. Dynamic QT, interval analysis in uraemic patients receiving chronic haemodialysis. J Hypertens 2003;21:1921-1926.
cardiache e alla morte cardiaca improvvisa poiché stima dell’
eterogeneità della ripolarizzazione nelle diverse aree del
miocardio.
Causes of death in patients with normal and prolonged QTc interval
P=0.001
Genovesi S et al. Europace2013;15:1025-33.
It is not clear which range of predialysis serum K is most beneficial in
MHD patients.
It is also unclear what the ideal dialysate K should be.
Many nephrologists use a simple arithmetic “rule of 7”
Higher K Dialysate induce less fluctuation in serum K. However, a high
dialysate K might be associated with more frequent episodes of
Despite the obvious biological importance of potassium, very few data
guide the prescription of dialysate potassium.
dialysate K might be associated with more frequent episodes of
hyperkalemia and increased risk of all-cause death in MHD
A dilemma, should use:
- higher (fixed) dialysate K to avoid rapid shifts in serum K level but
risk of inadequate K clearance and subsequent hyperkalemia or
- low dialysates K to control K-mass balance while running the risk
for intradialytic arrhythmias? Kovesdy CP et al. CJASN 2007;2:999-1007
Al-Ghamdi G, Tonelli M et al. Dialysate potassium and risk of death in chronic hemodialysis patients. J Nephrol 2010;23 (01): 33- 40
Risk of all-cause (A) and cardiovascular (B) mortality for predialysis
serum K in 74,219 MHD pts observed for up to 3 yr.
A predialysis serum K
of 4.6 to 5.3 mEq/L is
associated with the
Kovesdy CP et al. CJASN 2007;2:999-1007
associated with the
greatest survival in
MHD patients.
Risk of all-cause mortality for (D)K concentration in MHD pts with a
predialysis serum K <5.0 mEq/L (A) and ≥5.0 mEq/L (B).
>
Higher (D) K was
associated with
increased mortality
only in the subgroup
with predialysis K
≥5.0 mEq/L
HR =1.36
Kovesdy CP et al. CJASN 2007;2:999-1007
>
Probability of sudden cardiac arrest by dialysate potassium
N= 43.200
Low (D) K cause greatest risk for SCA at lower levels of predialysis serum K.
No significant advantage of low (D) K is observed at any level of serum K.
Patrick H. Pun, Ruediger W. Lehrich, Emily F. Honeycutt, Charles A. Herzog, John P. Middleton
Kidney International, Volume 79, Issue 2, 2011, 218–227
Low-(D) K (<2 mEq/L) was an independent risk factor for SCA.
Twofold increase in sudden death.
Fattori modificabili che influenzano la sudden death.
(D)
N= 37.765
Jadoul M et al. CJASN 2012;7:765-774
©2012 by American Society of Nephrology
Sudden death rate was higher for K(D) ≤1.5 and K(D)= 2-2.5 mEq/L compared with K(D)
≥3 mEq/L. The magnitude of the association of SCD with dialysis K ≤1.5 was greater
among patients with serum potassium <5 mEq/L.
Hazard ratios of 1.13 for short TT, 1.10 for low Kt/V and1.15 for large UF volume.
2-2.5
HR 1.17
K(D)≤1.5
HR 1.39
Characteristics of sudden death in MHD patients
A bimodal distribution of death
(P=0.011)
Ratio of actual to expected number of occurrences of sudden death for each 12 h interval beginning with the start of HD.
A.J. Bleyer, J. Hartman, P.C. Brannon, A. Reeves-Daniel, S.G. Satko, G. Russell
Kidney International, Volume 69, Issue 12, 2006, 2268–2273
Low potassium contributing to early deaths and hyperkalemia to later deaths.
Evolution of Dialysis treatmente and Prevention of cardiac arrhythmiasPrevention of cardiac arrhythmias
Ipotensioni nei pz in MHD
Impossibile visualizzare l'immagine. La memoria del computer potrebbe essere insufficiente per aprire l'immagine oppure l'immagine potrebbe essere danneggiata. Riavviare il computer e aprire di nuovo il file. Se viene visualizzata di nuovo la x rossa, potrebbe essere necessario eliminare l'immagine e inserirla di nuovo.
Multicenter RCT, 27 Italian Centres
2-year duration per patient (3 months adaptation+21 months evaluation)
146 prevalent
HD patients
•N=70, HD
Locatelli F et al. JASN 2010;21:1798-1807
©2010 by American Society of Nephrology
•N=70, HD
•N= 36 , pre-dil HF
•N=40, pre-dil HDF
•28,950 HD sessions - 50%
On-line HDF was associated
with improved survival
35% lower mortality
risk in patients on
high-efficiency HDF in
the DOPPS study
43% reduction of
mortality risk in HDF
patients from the
Eu-CliD database
Canaud B European results
from the DOPPS. Kidney Int
69:2087–2093, 2006
Impossibile visualizzare l'immagine. La memoria del computer potrebbe essere insufficiente per aprire l'immagine oppure l'immagine potrebbe essere danneggiata. Riavviare il computer e aprire di nuovo il file. Se viene visualizzata di nuovo la x rossa, potrebbe essere necessario eliminare l'immagine e inserirla di nuovo.
Santoro et. Al, Contrib Nephrol 2007
fatale
Tessitore N. et al, Blood Pur 2012
Kosmadakis G. et al, NDT 2014 abstract
A dilemma, should use:
- higher (fixed) dialysate K to avoid rapid shifts in serum K level
and risk inadequate K clearance and subsequent hyperkalemia
or or
- low dialysates K to control K-mass balance while running the
risk for intradialytic arrhythmias?
Modificare la cinetica della rimozione di potassio, limitandola
nella prima parte della dialisi, ma favorendola nel restante
tempo di trattamento, per conseguire una depurazione
efficiente del potassio evitando brusche variazioni
intradialitiche della potassiemia ed il rischio di aritmie
K+ dial iniziale = 2.5 ÷
5.5 mmol/L
K+ dial finale = 1 ÷ 2 mmol/L
Cinetica e rimozione del potassio:
K constant vs K profiled
A parità di K rimosso a fine trattamento, l’AFBK rende più
graduale la rimozione intradialitica del K plasmatico
Santoro A et al. Contrib. Nephrol 2002, 137, 260-7
Plasma potassium removal during dialysis measured at
60’ after the start of dialysis and at the end of the
treatment.
Antonio Santoro et al. Nephrol. Dial. Transplant. 2008;23:1415-1421
No difference between the two groups (ANOVA for repeated measurements P = 0.751)
An Italian study by Redaelli et al. has demonstrated a
36% reduction in premature ventricular complexes
(PVC) using a profiling of (D) K in arrhythmic HD
patients.
Morrison et al. demonstrated decreased ventricular
ectopic activity in four out of six patients whose
dialysate potassium concentration had changed from 2
to 3.5 mEq/l.
Morrison G, et al. Mechanism and prevention of cardiac arrhythmias in chronic hemodialysis patients. Kidney Int 1980;17:811-819.
Redaelli B, et al. G: Effect of a new model of hemodialysis potassium removal on the control of ventricular arrhythmias. Kidney Int
1996;50:609-617.
Rimozione di K+: uguali risultati
Numero di aritmie: Netta riduzione degli eventi in AFBK
Santoro A et al. Contrib. Nephrol 2002, 137, 260-7
Analysis of PVC, on 24 h in 12 selected patients, expressed in
a log scale, in the two treatments.
(P = 0.002)
Antonio Santoro et al. Nephrol. Dial. Transplant.
2008;23:1415-1421
a difference of 0.4 in log means a threefold increase in the number of PVCs.
Riduzione delle Aritmie durante il trattamento con il
profilo del potassio
QT during AFB and AFBK
* QT vs basal p <0,05
0 15 45 90 120 FINE
340
350
360
370
380
390
400
QT AFB QT AFBK
*
* *
* *
**
* *#
#
L’AFBk riduce l’incremento di QT e QTc durante il trattamento rispetto ad AFB
A statistically significant
diminution in QT was
found at T45 and T120 ♯
* QT vs basal p <0,05
# AFB vs AFBK p<0,05
QT AFB QT AFBK
QTc in AFB ed AFBK
*
*
a
0
15
45
90
120
FINE
390
400
410
420
430
440
450
460
* QTc Vs basal p <0,05
AFB vs AFBK # p<0,01 #2 p<0.05QTc AFB QTc AFBK
*
* *
* *
* *
*
#2
#
#
QTc values were significantly
lower with AFBk at T45 and
T120 (P<0.01)
and at T15 (P<0.05).
Buemi M et al. Nephrol. Dial. Transplant. 2005; 20:1148-1154
Graphic presentation of QTd and QTcd adjusted for plasma potassium values in AFB and
AFBk. AFB is in grey and AFBk in black.
Michele Buemi et al. Nephrol. Dial. Transplant. 2005;20:1148-1154
Significant differences were found at 45, 90 and 120 min (AFB vs AFBk, *P<0.05).
- QTd decrease in AFBK
- QTcd show a wide difference between final values in AFB (110.5) and in AFBk (33.4)
C O N C L U S I O N I
L’alternativa terapeutica all’aumentato rischio aritmogeno nei pazienti
in emodialisi è rappresentata da un modello di rimozione del potassio
con profiling variabile realizzato in Biofiltrazione senza acetato.
Strategia dialitica in grado di limitare la rimozione di potassio nella
prima parte della dialisi favorendola nel restante tempo di prima parte della dialisi favorendola nel restante tempo di
trattamento conseguendo una depurazione efficiente del potassio.
Ciò evita brusche variazioni intradialitiche della potassiemia ed il
rischio di aritmie poichè riduce l’incremento dell’intervallo QT e la sua
dispersione il che rende piu omogenea la ripolarizzazione
ventricolare.
AFB – K+ profiling
� Pazienti con aritmia nota, correlata o meno alla dialisi
� Pazienti con fattori di rischio per aritmie (cardiomiopatie, DM,
iperK)
� Pazienti con episodi di ipotensione intradialitica� Pazienti con episodi di ipotensione intradialitica
� Pazienti con elevato incremento ponderale interdialitico
2005 National Kidney Foundation (K/DOQI)
recommende evaluation of modifiable risk
factors for SCA in the hemodialysis prescription:
- low-potassium dialysate
CA Herzog, R Passman. Evaluation of sudden cardiac arrest and
sudden cardiac death in dialysis patients. Up to Date 2016
- low-potassium dialysate
- low-calcium dialysate
- large ultrafiltration volumes.