Il potassio in dialisi: armonia tra efficienza e sicurezza

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1 Il potassio in dialisi: armonia tra efficienza e sicurezza Giuseppe Gernone Azienda Sanitaria Locale Bari UOSVD di Nefrologia e Dialisi - Ospedale S. Maria degli Angeli PUTIGNANO

2 LO SCENARIO 15 % of dialysis patients have significantly decreased LV function 75 % of dialysis patients have LV hypertrophy and several alterations including endothelial dysfunction, interstitial fibrosis, decreased perfusion reserve, and diminished ischemia tolerance. 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 arrhythmic mechanisms or sudden cardiac death (SCD) -> 27 % of all-cause 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 bath temperature. One of the major factors in the genesis of HD arrhythmias is the K changes during dialysis An increased risk of cardiac arrest may be particularly associated with a low-k concentration in the dialysate. Santoro A et al. Nephrol. Dial. Transplant. 2008;23: CA Herzog, R Passman. Evaluation of sudden cardiac arrest and sudden cardiac death in dialysis patients. Up to Date 2016

3 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 Death Rates Per 1000 Patient Years A. Santoro, C. Basile. Le aritmie cardiache nel paziente con insufficienza renale ed in trattamento emodialitico periodico. G. Ital Nefrol 23, 2006, 6,

4 Percentuale di pz emodializzati con anomalie ECG

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6 IDH was potently associated with cardiovascular morbidity and mortality

7 Hemodialysis-induced myocardial stunning HEMODIALYSIS (Intradialytic Hypotension IDH) Myocardial blood flow Myocardial ischemia Regional wall motion abnormalities Myocardial dysfunction

8 IDH was potently associated with cardiovascular morbidity and mortality

9 ctni (ng/ml) * HR HP without symptomatic I H HP with symptomatic IH 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, p<0.05 Before HD End of HD 44 h after HD p<0.05 Dialysis hypotension and myocardial injury 17 CK-MB (U/L) * Before HD End of HD 44 h after HD Hung SY et al, Blood Purif 2004

10 Total body Potassium balance in MHD - Controlling serum K is an important goal in MHD pts because progression of CKD is associated with worsening hyperkalemia. Intake: 100 mmol Enhanced adaptive gastro intestinal excretion mmol Dialysis removal 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

11 & K

12 Potassium balance e potenziale di membrana Il contenuto corporeo totale di potassio e la sua concentrazione intra/extracellulare, sono un elemento essenziale nel mantenimento del potenziale elettrico di membrana. A.M. Katz. Physiology of the heart, 3 ed, 2000

13 Il ruolo del potassio nelle aritmie Il Il meccanismo aritmogeno è basato su una Una cuore rapida subisce e breve un tilt ipokaliemia del meccanismo intracellulare di ricarica non può dopo transitoria ipokaliemia intracellulare indotta essere ogni svelata battito. dalla Questa misurazione fase si presenta della potassio all ECG con dall emodialisi attraverso una rapida rimozione del ematico un Prolungamento dell intervallo QT potassio. La dialisi riduce improvvisamente il K + extracellulare per gli elevati flussi diffusivi di K attraverso la membrana del dializzatore Lato Sangue K + Elevati flussi di K attraverso le membrane cellulari dallo spazio intra a quello extracellulare con anomalia del rapporto potassio intraextracellulare. Lato Dialisato K + Alterazione del potenziale di membrana con alterata eccitabilità cellulare.

14 Uno degli elementi piu utilizzati per la valutazione del rischio aritmico è lo studio dell intervallo Q-T e della sua dispersione (Q-Td), L'intervallo QT dipende dalla frequenza cardiaca (RR): maggiore è la frequenza cardiaca minore è l'intervallo QT. QT durata della depolarizzazione e ripolarizzazione ventricolare QTd = QTmax - QTmin (differenza tra il massimo ed il minimo intervallo Q-T in una derivazione) QTc Formula di Bazett = QT RR Stima indiretta della disomogeneità della ripolarizzazione nelle diverse aree del miocardio QTcd = QTcmax - QTcmin

15 QT e QTd nei pazienti in Dialisi Stretta correlazione tra l aumento del rapporto potassio intraextracellulare, 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 eterogeneità della ripolarizzazione nelle diverse aree del miocardio. Santoro, C. Basile. Le aritmie cardiache nel paziente con insufficienza renale ed in trattamento emodialitico periodico. G. Ital Nefrol 23, 2006, 6, Galli D., et al. La terapia emodialitica dei disordini elettrolitici. G Ital Nefrol 2011; 28 (4): Cupisti A, et al. Potassium removal increases the QTc interval dispersion during hemodialysis. Nephron 1999;82: Genovesi S, et al. Dynamic QT, interval analysis in uraemic patients receiving chronic haemodialysis. J Hypertens 2003;21:

16 Causes of death in patients with normal and prolonged QTc interval P=0.001 Genovesi S et al. Europace 2013;15:

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18 Despite the obvious biological importance of potassium, very few data guide the prescription of dialysate potassium. 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 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: Al-Ghamdi G, Tonelli M et al. Dialysate potassium and risk of death in chronic hemodialysis patients. J Nephrol 2010;23 (01): 33-40

19 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 greatest survival in MHD patients. Kovesdy CP et al. CJASN 2007;2:

20 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:

21 Probability of sudden cardiac arrest by dialysate potassium N= 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. Low-(D) K (<2 meq/l) was an independent risk factor for SCA. Twofold increase in sudden death. Patrick H. Pun, Ruediger W. Lehrich, Emily F. Honeycutt, Charles A. Herzog, John P. Middleton Kidney International, Volume 79, Issue 2, 2011,

22 Fattori modificabili che influenzano la sudden death. N= (D) HR 1.17 K(D) 1.5 HR 1.39 Sudden death rate was higher for K(D) 1.5 and K(D)= 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. Jadoul M et al. CJASN 2012;7: by American Society of Nephrology

23 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. Low potassium contributing to early deaths and hyperkalemia to later deaths. A.J. Bleyer, J. Hartman, P.C. Brannon, A. Reeves-Daniel, S.G. Satko, G. Russell Kidney International, Volume 69, Issue 12, 2006,

24 Evolution of Dialysis treatmente and Prevention of cardiac arrhythmias

25 Ipotensioni nei pz in MHD

26 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 N= 36, pre-dil HF N=40, pre-dil HDF 28,950 HD sessions - 50% Locatelli F et al. JASN 2010;21: by American Society of Nephrology

27 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: , 2006

28 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

29 fatale Tessitore N. et al, Blood Pur 2012

30 Kosmadakis G. et al, NDT 2014 abstract

31 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 - low dialysates K to control K-mass balance while running the risk for intradialytic arrhythmias?

32 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 = mmol/l K+ dial finale = 1 2 mmol/l

33 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

34 Plasma potassium removal during dialysis measured at 60 after the start of dialysis and at the end of the treatment. No difference between the two groups (ANOVA for repeated measurements P = 0.751) Antonio Santoro et al. Nephrol. Dial. Transplant. 2008;23:

35 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: Redaelli B, et al. G: Effect of a new model of hemodialysis potassium removal on the control of ventricular arrhythmias. Kidney Int 1996;50:

36 Rimozione di K + : uguali risultati Numero di aritmie: Netta riduzione degli eventi in AFBK Santoro A et al. Contrib. Nephrol 2002, 137, 260-7

37 Analysis of PVC, on 24 h in 12 selected patients, expressed in a log scale, in the two treatments. (P = 0.002) a difference of 0.4 in log means a threefold increase in the number of PVCs. Antonio Santoro et al. Nephrol. Dial. Transplant. 2008;23:

38 Riduzione delle Aritmie durante il trattamento con il profilo del potassio

39 L AFBk riduce l incremento di QT e QTc durante il trattamento rispetto ad AFB QT during AFB and AFBK # * * # * * * * * * * A statistically significant diminution in QT was found at T 45 and T FINE * QT vs basal p <0,05 QT AFB QT AFBK # AFB vs AFBK p<0,05 QTc in AFB ed AFBK QT c values were significantly lower with AFB k at T 45 and T 120 (P<0.01) and at T 15 (P<0.05). Buemi M et al. Nephrol. Dial. Transplant. 2005; 20: * QTc Vs basal p <0,05 * 15 #2 # * * * a * ** # * * AFB vs AFBK # p<0,01 #2 p<0.05 QTc AFB QTc AFBK 120 FINE *

40 Graphic presentation of QTd and QTcd adjusted for plasma potassium values in AFB and AFBk. AFB is in grey and AFBk in black. 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) Michele Buemi et al. Nephrol. Dial. Transplant. 2005;20:

41 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 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.

42 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 elevato incremento ponderale interdialitico

43 2005 National Kidney Foundation (K/DOQI) recommende evaluation of modifiable risk factors for SCA in the hemodialysis prescription: - low-potassium dialysate - low-calcium dialysate - large ultrafiltration volumes. CA Herzog, R Passman. Evaluation of sudden cardiac arrest and sudden cardiac death in dialysis patients. Up to Date 2016

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