БИОСОВМЕСТИМОСТЬ ГЕМОДИАЛИЗА • Кинетика лейкоцитов

БИОСОВМЕСТИМОСТЬ ГЕМОДИАЛИЗА
Кинетика лейкоцитов
Активация системы комплемента
Бета-2-микроглобулин и амилоидоз
Новое понимание эффектов биосовместимости
Ежи-эритроциты
Выброс цитокинов
Резюме
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 (рис. 20-1).
Рис. 20-1. Феномен острой гемодиализной лейкопении во время гемодиализа с мембраной из купрофана.
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 (рис. 20-2).
Рис. 20-2. Легочная сцинтиграмма во время острой диализной лейкопении. В исследовании использовали меченные
радиоактивным индием
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 (рис. 20-3).
Рис. 20-3. Кинетика лейкоцитов во время гемодиализа с мембраной из купрофана и ацетатцеллюлозы.
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 (рис. 20-4).
Рис. 20-4. Кинетика лейкоцитов во время гемодиализа с мембраной из полисульфона и полиметилметакрилата (обе - лоуфлакс).
Весьма незначительный лейкопенический эффект дает мембрана из полиакрилонитрила (AN69), которая относится к группе
мембран хай-флакс (рис. 20-5).
Рис. 20-5. Кинетика лейкоцитов во время гемодиализа с мембраной из полиакрилонитрила (AN69).
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 (рис. 20-6).
Рис. 20-6. Активация комплемента во время гемодиализа с мембраной из купрофана, гемофана и ацетатцеллюлозы.
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 калликреинкининовую систему, что и является причиной чрезмерной частоты анафилактоидных реакций при её использовании (рис. 207).
Рис. 20-7. Уровень брадикинина во время гемодиализа с мембраной из купрофана и полиакрилонитрила.
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 (рис. 20-8).
Рис. 20-8. Адсорбция комплемента на мембране AN69 и из ацетатцеллюлозы.
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 лоуфлакс элиминации Б2М практически не происходит. Гипотеза о том, что Б2М является предшественником и причиной
образования амилоидной ткани, правдоподобна, хотя бесспорно не доказана (рис. 20-9).
Рис. 20-9. Гипотетическая схема возникновения гемодиализного амилоидоза.
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 (см. рис. 20-10).
Рис. 20-10. Кинетика Б2М во время стандартного гемодиализа.
Во время гемодиализа с мембраной хай-флакс элиминация Б2М действительно происходит, и уровень Б2М в течение 4 ч
существенно снижается (рис. 20-11). Но затем происходит непрерывный выброс из тканей Б2М, и к началу следующего
сеанса уровень Б2М возвращается к исходному.
Рис. 20-11. Кинетика Б2М во время гемодиализа с мембраной хай-флакс.
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, (рис. 20-12).
Рис. 20-12. Клиническое наблюдение гемодиализного 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 (рис. 20-13).
Рис. 20-13. Изменение концентрации фактора увеличения бактерицидной проницаемости во время гемодиализа с
мембранами из купрофана и полисульфона.
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 (рис. 20-14).
Рис. 20-14. Уровень эластазы во время гемодиализа с мембранами из купрофана и 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.
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 (рис. 20-15).
Рис. 20-15. Изменение морфологии эритроцитов во время гемодиализа. Электронная сканирующая микрофотография: на
верхнем снимке - эритроциты через 30 мин от начала 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 (рис.20-16).
Рис. 20-16. Зависимость изменения вязкости крови от изменения морфологического индекса эритроцитов.
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 (рис. 20-17).
Рис. 20-17. Уровень интерлейкина-1 во время гемодиализа с мембраной из купрофана при использовании стерильного и
нестерильного диализата.
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 (рис. 20-18).
Рис. 20-18. Изменение уровня TNF в понедельник и пятницу во время гемодиализа с мембранами из купрофана и
полиметилметакрилата.
Попытки оценить непосредственное клиническое значение этого эффекта пока результата не дали. Степень последиализной
усталости во всех наблюдениях достоверно не различалась, даже несмотря на великолепную биосовместимость мембраны из
полиметилметакрилата (рис. 20-19).
Рис. 20-19. Степень последиализной усталости при использовании мембран из купрофана и 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-2микроглобулина (рис. 20-20).
Рис. 20-20. Влияние типа гемодиализного буфера на уровень -2-микроглобулина при использовании ацетатцеллюлозной
мембраны.
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-2микроглобулина (рис. 20-21).
Рис. 20-21. Влияние типа гемодиализного буфера на уровень бета-2-микроглобулина при использовании полисульфоновой
мембраны.
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.