Effect of parenteral infusion of amino-acids on acid-base balance in patients with chronic renal failure

This item is provided by the institution :

Repository :
National Archive of PhD Theses
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*

PhD thesis (EN)

2014 (EN)
Η επίδραση της παρεντερικής χορήγησης αμινοξέων στην οξεοβασική ισορροπία ασθενών με επιβάρυνση της νεφρικής λειτουργίας
Effect of parenteral infusion of amino-acids on acid-base balance in patients with chronic renal failure

Kalogiannidou, Eirini
Καλογιαννίδου, Ειρήνη

SUMMARYEffect of parenteral infusion of amino-acids on acid-base balance in patients with chronic renal failureEirini M. KalogiannidouPatients with chronic kidney disease (CKD), before they reach to the end-stage, as well as when they are haemodialyzed, have many causes for experiencing malnutrition and negative nitrogen balance. Many studies showed that the syndrome of malnutrition from reduction intake of calories derived from proteins associated with reduced quality of life, especially of cardiovascular disorders. Epidemiological studies have shown that the hypoalbuminaemia is common among dialyzed patients and it is a strong predictor of poor outcome in patients with end-stage CKD. The administration of amino acids in such cases has been the subject of many studies which have showed that they contribute positively to the evolution of these patients.The aim of this study was to investigate whether parenteral administration of amino acids affects the acid-base balance in patients with CKD, in which it is assumed that the possibility of neutralization of acids is reduced due to the reduction of alkaline deposit (decreased levels of Hb, albumin, hyperparathyroidism) and decreased renal function (reduced ability to produce ammonium and titratable acid excretion).We studied 25 patients (12F, 13M), aged 37-85 years (median 73 years) with CKD stage 3rd and 4th with GFR ranged from 16 to 45,1 ml/min (mean±SD=26,6±8,1 ml/min). The cause of renal diseases were diabetic nephropathy in 11, hypertensive nephrosclerosis in 7, polycystic kidney disease in 2, eclampsia in 1 and unknown nephropathy in 4.We studied also 107 hemodialyzed patients (52F, 55M) aged 30-92 years (median=73 years), treated with specific for uremic patients amino acid solution and 47 others (18F, 29M), aged 33-90 years (median=74 years), treated with non-specific amino acid solution. The 86 of the 107 patients treated with the specific amino acid solution did haemodialyzed with conventional bicarbonate dialysis and the rest 21 with on-line hemodiafiltration, while from those treated with non-specific solution, the 37 out of the 47 patients received conventional bicarbonate dialysis and the rest 10 on-line hemodiafiltration. Excluded from the study patients with infection (clinicaly and laboratory proven) as well as those with elevated serum lactate levels.In the groups of the study patients were evaluated all the parameters of acid-base balance as follows: a) patients with 3rd or 4th stage of CKD before and after the administration of amino acids for 5 days and b) haemodialyzed patients, before and after the administration of amino acids, as well as after 44 hours of the last dose.The results regarding patients of 3rd and 4th stages revealed the following: blood pH did not show any statistically significant difference between the first infusion and immediately after the end of the infusion of the specific solution (7,34±0,04 Vs 7,32±0,06, p=NS), in contrast to the non-specific solution where the administration caused a significant decrease in pH (7,34±0,05 Vs 7,30±0,06, p=0,0001). This difference was due to the reduction of HCO3- which was statistically significant for both solutions which were administered (for the specific solution 18,38±3,17 Vs 16,98±3,76, p=0,0001 and for the non-specific solution 19,38±3,24 Vs 15,59±3,6, p=0,0001), despite the fact that the difference in the last sample was greater with the non-specific solution (specific versus non-specific solution 16,98±3,76 Vs 15,59±3,6, p=0,026). Differences in PaCO2 observed due to the different decompensation that had to be achieved.The statistical analysis of the results of hemodialyzed patients showed that the specific solution improved pH (it was more alkalotic after 44 hours from the end of dialysis session), whereas with the non-specific solution the pH was not significantly different compared to the initial value. Respectively with the special solution HCO3- increased after 44 hours of the end of the session, while with the non-specific solution is was not changed from the initial value. Finally PaCO2 not changed significantly with both infusions (with specific and non-specific solution).But how could we explain the different effect of amino acid solutions on the acid-base balance? The first is that the non-specific solution, containing high concentrations of CI-, which apparently is responsible for acidosis. A second cause is that there was an important difference between the solutions in the containing of significant quantities of precursors of HCO3-, such as the acetates and maleineic (they were in the specific but not in the non-specific solution). Finally the specific solution contains base (NaOH), which has a protective role against acidosis. About the content of amino acids with sulfate groups, the solutions of our study contained equivalent amount of cysteine, so the metabolic products (sulfate radicals) was expected to be correspondingly and thus that could not be responsible for varying degrees of deterioration of metabolic acidosis. Finally, the content of the solutions to glutamine and aspartic acid (anionic amino acids, which are metabolized consuming H+) were in small quantities in the non-specific solution. Obviously, the main differences between the two amino acid solutions which were used was the content of CI-, NaOH and acetates and perhaps to the methionine, resulting in the specific only solution to protect against causing metabolic acidosis.But why solutions of amino acids containing CI-, since it is responsible for metabolic acidosis at least in some patients? This is due to the fact that the preparation of solutions for parenteral nutrition is that the pH of the solution is the lowest possible, to prevent the reaction Maillard's (i.e., the reaction of glucose with amino acids-caramelization, which is accelerated in an alkaline environment).Our study found that: a) the kind of amino acid solutions that must be administered in patients with CKD are important, because they could accelerate metabolic acidosis or not, b) the specific for uremic patients amino acids solutions should be preferred because they improve the pH due to increase of the HCO3-) and c) the content of specific solutions in acetate or precursors of HCO3- (maleineic) and NaOH plays a special role in the prevention of acidosis.
ΠΕΡΙΛΗΨΗΟι ασθενείς με χρόνια νεφρική νόσο (ΧΝΝ), τόσο πριν φθάσουν στο τελικό στάδιο, όσο και όταν βρίσκονται σε θεραπεία υποκατάστασης, έχουν πολλές αιτίες για να εμφανίσουν υποθρεψία και αρνητικό ισοζύγιο αζώτου. Πολλές μελέτες έδειξαν ότι το σύνδρομο υποθρεψίας από μείωση των θερμίδων από λευκώματα σχετίζεται με μειωμένη ποιότητα ζωής, ειδικά εξαιτίας καρδιαγγειακών νοσημάτων. Επιδημιολογικές μελέτες έδειξαν ότι η υπολευκωματιναιμία είναι συχνή μεταξύ των αιμοκαθαιρόμενων ασθενών και ότι αποτελεί ισχυρό προγνωστικό δείκτη κακής έκβασης ασθενών με τελικό στάδιο ΧΝΝ. Η χορήγηση αμινοξέων σε τέτοιες περιπτώσεις αποτέλεσε αντικείμενο πολλών μελετών και φάνηκε ότι τελικά συμβάλλει θετικά στην εξέλιξη της κατάστασης των ασθενών αυτών.Σκοπός της μελέτης ήταν να ερευνήσει αν η παρεντερική χορήγηση αμινοξέων επηρεάζει την οξεοβασική ισορροπία ασθενών με ΧΝΝ, στους οποίους είναι δεδομένο ότι η δυνατότητα εξουδετέρωσης των οξέων είναι μειωμένη, λόγω μείωσης της αλκαλικής παρακαταθήκης (μειωμένα επίπεδα Hb, λευκωματίνης, υπερπαραθυρεοειδισμός) και μειωμένης νεφρικής λειτουργίας (μειωμένη ικανότητα παραγωγής αμμωνίου και αποβολής τιτλοποιήσιμης οξύτητας).Μελετήθηκαν 25 ασθενείς (12Γ, 13Α), ηλικίας 37-85 ετών (διάμεση τιμή 73 έτη) με ΧΝΝ σταδίου 3ου και 4ου (11 3ου σταδίου και 14 4ου σταδίου), με GFR από 16 έως 45,1 ml/min (ΜΟ=26,6±8,1, διάμεση τιμή=26 ml/min). Η πρωτοπαθής νεφρική νόσος ήταν διαβητική νεφροπάθεια στους 11, υπερτασική νεφροσκλήρυνση στους 7, πολυκυστική νόσος των νεφρών στους 2, εκλαμψία σε 1 και νεφροπάθεια άγνωστης αιτίας σε 4.Μελετήθηκαν επίσης 107 αιμοκαθαιρόμενοι ασθενείς (55Α, 52Γ), ηλικίας από 30-92 ετών (διάμεση τιμή 73 έτη, MO±SD=69,5±14,8), στους οποίους χορηγήθηκε Nephrotect (διάλυμα Α) και άλλοι 47 (29Α, 18Γ), ηλικίας από 33-90 ετών (διάμεση τιμή=74 έτη, MO±SD=70,3±13,5), στους οποίους χορηγήθηκε aminoplasmal L-10% (διάλυμα Β). Οι 86 από τους 107 ασθενείς που έλαβαν το διάλυμα Α έκαναν συμβατική αιμοκάθαρση με διττανθρακικά και οι 21 on-line αιμοδιαδιήθηση, ενώ από αυτούς που έλαβαν διάλυμα Β, οι 37 από τους 47 ασθενείς έκαναν συμβατική αιμοκάθαρση με διττανθρακικά και οι 10 on-line αιμοδιαδιήθηση. Αποκλείστηκαν από τη μελέτη ασθενείς με λοίμωξη (κλινικά και εργαστηριακά βεβαιωμένη), όπως και αυτοί με αυξημένα γαλακτικά ορού, οποιασδήποτε αιτιολογίας.Στις ομάδες ασθενών της μελέτης εκτιμήθηκαν οι παράμετροι της οξεοβασικής ισορροπίας ως ακολούθως: α) ασθενείς με ΧΝΝ προτελικού σταδίου πριν και μετά την επί 5θήμερο χορήγηση αμινοξέων και β) ασθενείς με ΧΝΝ τελικού σταδίου υπό αιμοκάθαρση, πριν και μετά τη χορήγηση αμινοξέων, όπως επίσης και μετά 44 ώρες από τη χορήγηση.Όσον αφορά στους ασθενείς 3ου και 4ου σταδίου διαπιστώθηκαν τα εξής: Στο pH του αίματος δε διαπιστώθηκε κάποια στατιστικά σημαντική μεταβολή πριν την πρώτη έγχυση και αμέσως μετά την τελευταία με το ειδικό διάλυμα (7,34±0,04 έναντι 7,32±0,06, p=NS), σε αντίθεση με το μη ειδικό διάλυμα όπου η χορήγησή του προκάλεσε σημαντική μείωση στο pH (7,34±0,05 έναντι 7,30±0,06, p=0,0001). Η διαφορά αυτή οφείλονταν στη μείωση των HCO3- η οποία ήταν στατιστικά σημαντική και για τα δύο διαλύματα που χορηγήθηκαν (A από 18,38±3,17 σε 16,98±3,76, p=0,0001 και B από 19,38±3,24 σε 15,59±3,6, p=0,0001), αν και η διαφορά στο τελευταίο δείγμα ήταν μεγαλύτερη με το μη ειδικό διάλυμα (ειδικό διάλυμα έναντι μη ειδικού, 16,98±3,76 έναντι 15,59±3,6, p=0,026). Οι διαφορές της PaCO2 που διαπιστώθηκαν οφείλονταν στη διαφορετική αντιρρόπηση που χρειάστηκε να επιτευχθεί.Από την ανάλυση των αποτελεσμάτων των αιμοκαθαιρόμενων ασθενών διαπιστώθηκε ότι με το ειδικό διάλυμα βελτιώνεται το pH (γίνεται αλκαλικότερο μετά από 44 ώρες από τη συνεδρία αιμοκάθαρσης), ενώ με το μη ειδικό διάλυμα δεν διέφερε σημαντικά σε σχέση με την αρχική του τιμή). Αντίστοιχα με το ειδικό διάλυμα τα HCO3- αυξήθηκαν μετά από 44 ώρες από τη συνεδρία, ενώ με το μη ειδικό διάλυμα δε μεταβλήθηκαν από την αρχική τους τιμή. Τέλος η PaCO2 δε μεταβλήθηκε σημαντικά και με τις δύο εγχύσεις.Πού όμως θα μπορούσε να αποδοθεί η διαφορετική επίπτωση των διαλυμάτων αμινοξέων στην οξεοβασική ισορροπία; Το πρώτο είναι ότι τα κοινά διαλύματα αμινοξέων όπως το μη ειδικό διάλυμα της μελέτης μας, περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις CI- (τα αμινοξέα τους αποτελούν ενώσεις CI-), το οποίο προφανώς ευθύνεται για οξέωση. Μία δεύτερη και σημαντική διαφορά είναι ότι τα ειδικά διαλύματα περιέχουν σημαντικές ποσότητες ουσιών προδρόμων των HCO3-, όπως τα οξικά και το μαλεϊκό που δεν περιέχουν συνήθως τα μη ειδικά διαλύματα. Τέλος το ειδικό διάλυμα που χρησιμοποιήθηκε περιέχει και βάση (NaOH), που επίσης προστατεύει από την οξέωση. Ως προς την περιεκτικότητά τους σε αμινοξέα τα οποία έχουν σουλφιδρυλικές ομάδες, τα συγκρινόμενα διαλύματα της μελέτης μας περιείχαν αντίστοιχη ποσότητα κυστεΐνης, οπότε τα μεταβολικά προϊόντα τους (θειικές ρίζες), αναμένονταν να ήταν αντίστοιχα και άρα δε θα μπορούσαν να ευθύνονται για διαφορετικού βαθμού επιδείνωση της μεταβολικής οξέωσης. Τέλος τα ανιονικά αμινοξέα, γλουταμίνη και ασπαρτικό οξύ, τα οποία μεταβολιζόμενα καταναλώνουν Η+ υπήρχαν σε μικρές μόνο ποσότητες στο μη ειδικό διάλυμα. Προφανώς η κύρια διαφορά των δύο διαλυμάτων αμινοξέων που χρησιμοποιήσαμε ήταν η περιεκτικότητα σε CI-, NaOH και οξικά, με αποτέλεσμα το ειδικό διάλυμα να προστατεύει από την πρόκληση μεταβολικής οξέωσης, ενώ το μη ειδικό να την επιτείνει ή να την προκαλεί.Γιατί όμως να περιέχουν τα διαλύματα αμινοξέων CI-, αφού αυτό ευθύνεται για μεταβολική οξέωση σε ορισμένους τουλάχιστον ασθενείς; Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η παρασκευή των διαλυμάτων παρεντερικής διατροφής γίνεται ώστε το pH του διαλύματος να είναι το χαμηλότερο δυνατό, για να προλαμβάνεται με τον τρόπο αυτό η αντίδραση Maillard’s (δηλαδή η αντίδραση της γλυκόζης με τα αμινοξέα, παρόμοια της καραμελοποίησης, η οποία επιταχύνεται σε αλκαλικό περιβάλλον). Από τη μελέτη μας διαπιστώθηκε ότι: α) η σύνθεση των διαλυμάτων αμινοξέων που πρέπει να χορηγούνται σε ασθενείς με ΧΝΝ έχει σημασία στην πρόκληση ή μη μεταβολικής οξέωσης, β) τα ειδικά διαλύματα αμινοξέων θα πρέπει να προτιμώνται, διότι δεν επιδεινώνουν ιδιαίτερα το pH, ενώ τα μη ειδικά το επιβαρύνουν και γ) η περιεκτικότητα των ειδικών διαλυμάτων σε οξικά ή άλλα πρόδρομα μόρια των HCO3- (μαλεϊκό) και σε NaOH παίζει ιδιαίτερο ρόλο στην προφύλαξη από την οξέωση.

Chronic renal disease
Μεταβολική οξέωση
Parenteral nutrition
Παρεντερική διατροφή
Χρόνια νεφρική νόσος
Metabolic acidosis
Acid-base disorders

Εθνικό Κέντρο Τεκμηρίωσης (ΕΚΤ) (EL)
National Documentation Centre (EKT) (EN)



Democritus University of Thrace (DUTH)
Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης (ΔΠΘ)

*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)