Novembre Dicembre 2022 - In depth review

Impact of dialysis on the acid-base balance

Abstract

In patients on hemodialysis, the reduced alkali urinary loss makes metabolic acidosis less severe. Unexpected is the large occurrence of respiratory alkalosis and acidosis.
During the therapy, the convective/diffusive inward fluxes of CO2 and bicarbonate and the loss of organic anions affect acid-base homeostasis.
In bicarbonate-dialysis, the neutralization of acids by bicarbonate and gain of gaseous CO from the dialysate cause an increase of CO2 content in the body water, which requires an increase in lung ventilation (>10%) to prevent hypercapnia. In on-line hemodiafiltration, the infusate drags additional CO2 into bloodstream, while in acetate – free biofiltration the dialysate is CO2 – free and this prevents any addition of CO2.
Bicarbonate and acetate diffuse into extracellular fluid according to their bath-to-blood concentration gradients. The initially large bicarbonate flux decreases rapidly because of the rapid increase in blood concentration. The smallest acetate flux is instead constant with time providing a constant source of alkali.
Rapid alkalinization elicits H+ mobilization that consumes most of the bicarbonate added. Some H+ are originated by back-titration of body buffers, but others are originated by new organic acid production, a maladaptive event that wastes metabolic energy. In addition, organic anions diffuse into dialysate causing a substantial increase in net acid production.
A novel dialysis protocol prescribes a low initial bath bicarbonate concentration and a stepwise increase during the therapy. Such a staircase protocol ensures a smoother increase of blood bicarbonate concentration avoiding the initial rapid growth and reducing the rate of organic acid production, thus making the treatment more effective.

Keywords: Acid-base, Bicarbonate, Carbon Dioxide, Dialysate, Hemodialysis

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Introduzione

L’acidosi metabolica compare negli stadi precoci dell’insufficienza renale cronica e progredisce con la severità della malattia, ne accelera la progressione, e contribuisce all’incremento della mortalità [1]. La ritenzione degli idrogenioni (H+) inizia già nello stadio 2, con pH e concentrazione sierica di bicarbonato ([HCO3]) ancora nella norma [2]. A partire dallo stadio 3, la compromissione del riassorbimento tubulare del bicarbonato causa acidosi ipercloremica. In presenza di più severa compromissione funzionale, il difetto di escrezione degli H+ degli acidi fissi e la progressiva riduzione della filtrazione glomerulare determinano acidosi a elevato anion gap [3, 4]. Poco è noto sulla presenza di altri disturbi acido-base, possibile conseguenza delle molteplici comorbidità, perché quasi tutte le conoscenze sono limitate alla [HCO3] e sono pochi i dati relativi a pH e pressione parziale di CO2 (pCO2).

Con l’inizio del trattamento emodialitico si assiste ad un sovvertimento dell’omeostasi acido-base, non più incentrata sul pH dei fluidi, ma regolata dai principi fisici della diffusione e della convezione [5]. La contrazione della diuresi mitiga la perdita urinaria degli anioni degli acidi organici e ciò riduce il carico di H+ nel paziente uremico, ma proprio la perdita diffusiva di tali anioni nel dialisato diventa la principale componente della produzione acida endogena nel paziente in trattamento emodialitico [6]. 

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