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.