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Fisiología del Transporte de agua y
solutos en la diálisis peritoneal
Javier de Arteaga Servicio de Nefrología
Hospital Privado Carrera de Postgrado en Nefrología
Universidad Católica de Córdoba Córdoba-Argentina
Diálisis Peritoneal accesible para todos
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Estructura de la presentación
• Componentes de la membrana peritoneal y
mecanismos básicos de transporte de membrana.
• Modelo de 3 poros de transporte de solutos y la
ultrafiltración peritoneal.
• Útiles de la práctica diaria para el estudio del
transporte de solutos y ultrafiltración en diálisis
peritoneal.
• Fisiopatología de la membrana peritoneal a largo
plazo.
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Membrana Peritoneal
• Corresponde al 50% de sup. corporal= 1 M2 y es > en niños proporcionalmente.
• El peritoneo visceral participa poco ( 10 % )? en la diálisis.
• El intersticio peritoneal es relativamente extenso para el contenido.
• Las paredes capilares dispuestas en serie con el intersticio.
• Hay un número relativamente bajo de linfáticos, lo que produce asimetría en el transporte bidireccional de macromoléculas.
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Figura Hipotética de área de contacto del
líquido peritoneal (1 hora de permanencia)
Leypoldt Jasn 2002
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Figura Hipotética de área de contacto del
líquido peritoneal (24 hora de permanencia)
Leypoldt Jasn 2002
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Membrana peritoneal: Disposición
anatómica
• Pared capilar peritoneal con SU M. Basal.
• Intersticio.
• Mesotelio.
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Título 1
– Título 2
• Cuerpo
– Cuarto nivel
» Quinto nivel (Referencias)
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Título 1
– Título 2
• Cuerpo
– Cuarto nivel
» Quinto nivel (Referencias)
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La barrera peritoneal
Flessner, AJRP, 2005
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Modelo simplificado del TX peritoneal
Flessner, AJRP, 2005
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Mecanismos físico químicos de transporte
de solutos
– TRANSPORTE DIFUSIVO:
El flujo de un soluto a través de una membrana
permeable a él es proporcional a la diferencia de
concentración del soluto a ambos lados de la
membrana, al área disponible para los intercambios,
a la constante de difusividad, a la temperatura
absoluta e inversamente proporcional al espesor de
la propia membrana.
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– ÓSMOSIS:
Cuando una membrana semipermeable se interpone
entre dos soluciones de diferente concentración de
soluto no difusible, se genera una fuerza debida al
impacto de las moléculas del soluto sobre la
membrana. El resultado es un gradiente que
condiciona el paso de solvente de la solución menos
concentrada hacia la más concentrada.
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Ley de Fick
• Si el transporte de solutos es libre, su tasa de
transferencia (JS) es proporcional al gradiente de
concentración ( C), a la constante de difusión
(D), al área disponible para difusión (A), e
inversamente proporcional a la distancia de
difusión (delta X)
JS = D x A x C
delta X
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– TRANSPORTE CONVECTIVO DE SOLUTOS:
Paso de solutos a través de una membrana
semipermeable por efecto de arrastre de parte del
solvente durante la ultrafiltración y con difusión
nula. Ocurre independientemente del gradiente de
concentración y se relaciona con el grado de
ultrafiltración y el coeficiente de repulsión de la
membrana con respecto al soluto (Coeficiente de
Reflexión de Staverman).
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Convección del soluto
Está determinada por:
a) Tasa de Ultrafiltración (JV).
b) La concentración promedio del soluto durante la UF
( C ).
c) Coeficiente de tamizaje del soluto (S):
= Concentración post
Concentración pre
del soluto a esa UF y
con difusión = 0
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Convección (cont.)
• Para membranas isoporóticas, el (S) es igual a 1 –
sigma, donde sigma es el coeficiente de reflexión
de membrana.
• Sigma es igual a uno, cuando la molécula se
reflecta totalmente y es igual a 0 cuando atraviesa
la membrana en un 100 %
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Permeabilidad
• Es la relación de la constante de difusión, con la
distancia efectiva de difusión.
• MTAC (coeficiente de área de transferencia de
masas): es el producto de permeabilidad (P) por
el área (PS) de superficie en diálisis.
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Título 1
– Título 2
• Cuerpo
– Cuarto nivel
» Quinto nivel (Referencias)
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Teoría de 3 poros
principios I
• El 99% de sup. total para intercambio de los
poros y 90% del Lps está determinado por los
poros chicos
• Menos del 0.01% de todos los poros son Grandes
de 250Å por donde convecten proteínas del
plasma a peritoneo
• 1.5 al 2% del Lps esta dado por poros ultrachicos
donde no pasan los solutos, solo agua hasta el
40% de la ultrafitración cristaloidea en las 1ras 2
hs de permanencia.
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Teoría de 3 poros
principios II
• El coef. de reflexión de los poros chicos ( ), es de
0.1 mientras que el coef de tamizado (sieving),
es de 0.5 para peq. Solutos esta discrepancia
entre y para peq. solutos es clave en el
modelo de 3 poros
• El flujo osmótico de agua sola por poros
ultrachicos (acuaporinas), produce el tamizado de
sodio intraperitoneal en las 2 primeras hs
• El equilibrio de presiones de starling es importante
para reabsorcion de uf.ulterior de peritoneo a
plasma, cumpliendo los linfáticos un rol menor.
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El capilar peritoneal: teoría de los tres
poros
Tipo de poro Fuerza dominante
Poro transcelular o
ultrachico Coloidosmótica
Presión hidrostática y
coloidosmotica
Presión hidrostática
Poro chico
Poro grande
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Poros
Poros Ultrachicos Chicos Grandes
Diámetro Menos de 0.5
nm
De 4 a 6 nm 20 mm.
Radio De 2 a 4 A 40 a 50 A 250 A
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El capilar peritoneal: teoría de los tres
poros
(Condiciones fisiológicas)
Poros Ultrachicos Chicos Grandes
Fuerza
Dominante +
Colodosmótica ++
Hidrostática
Coloidosmótica
++
Hidrostática
Volumen de
intercambio de
solutos
0 ++++ ++
Tasa de UF 5 % 40 % 50 %
Coeficiente de
UF
5 % 85 % 10 %
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El capilar peritoneal: teoría de los tres
poros
Poros Ultrachicos Chicos Grandes
Fuerza
Dominante ++++
Colodosmótica +
Hidrostática
Coloidosmótica
++
Hidrostática
Volumen de
intercambio de
solutos
-- ++++ ++
Tasa de UF 50 % 40 % 10 %
Coeficiente de
UF
50 % 40 % 10 %
(En condiciones de Diálisis Peritoneal)
NOTA: Cuando no hay UF neta, ocurre recirculación de fluidos desde el
poro grande (plasma) hacia los poros chicos (fluidos sin proteína).
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~ 40 %
~ 60 %
~ 1 %
Glucosa
Diálisis
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Transporte peritoneal - teoria de 3 poros:
Rippe y Stelin
La membrana peritoneal se divide en 3 estratos:
• Mesotelio: No representa una barrera funcional
importante.
• Intersticio: puede ser considerado como de 2
fases: Gel y solución, donde el 1ro actúa como
una columna de HPLC, por donde penetran
canales continuos de fluido. Flessner: la difusión
de peq. solutos es de solo una magnitud menor
que la difusión libre, el transporte en el intersticio
es difusión para sol. peq. y convección para mol.
Grandes.
• El endotelio capilar continuo( tej. conectivo): es la
barrera mayor para difusión: Capilares y vénulas
postcapilar participan.
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La barrera peritoneal
Flessner, AJRP 2005
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Equilibrio de starling en el peritoneo
en situación normal y en dp
Rippe B,Venturoli D, Simonsen O, De Arteaga J. Pdi Jan 2004
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Área “funcional” de la memb. Peritoneal
– Título 2
• Cuerpo
No puede ser medida directamente.
Se puede calcular el área de sección “funcional” (Ao/x) de
los poros por la distancia efectiva de difusión =
aproximad. a 25000cm2.
Donde x se refiere al grosor de la pared capilar = 0.4 µM
y no a la totalidad de la memb. Peritoneal. Así, podemos
calcular: Ao = a 1 cm.
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Efectos de variar el volumen instilado y
concentración sobre la ultrafiltración
3.86% GLUCOSE
1.36% GLUCOSE
7.5% ICODEXTRIN
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Parámetros empleados para simulación de
curvas de Vt de acuerdo a modelo de tres
poros de selectividad de membrana
Transperitoneal hydrostatic pressure gradient (P) (mmHg) 8
Transperitoneal oncotic pressure gradient (prot) (mmHg) 22
Dialysis volume instilled (mL) 2050
Peritoneal residual volume (mL) 300
Serum urea concentration (mmol/L) 20
Serum sodium (and sodium associated "anion") conc. (mmol/L) 140
Ionized serum calcium conc. (mmol/L) 1.25
Serum glucose conc. (mmol/L) 6
Calcium conc. in the residual volume (mmol/L) 1.25
PS for Na+ and Ca2+ (mL/min) 6
PS for glucose (mL/min) 15.3
Peritoneal UF coefficient (LpS) (mL/min/mmHg) 0.074
Osmotic conductance to glucose (LpS·sg) (mL/min/mmHg) 0.0036
Peritoneal lymph flow (ml/min) 0.3
A0/X (cm) 25,000
Fractional UF coefficient (LpS), accounted for by aquaporins, c 0.02
Fractional LpS, accounted for by small pores, s 0.90
Fractional LpS, accounted for by large pores, L 0.08
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Análisis de la curva de volumen intra
peritoneal para calculo de la
conductancia osmótica a la glucosa
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curva de volumen intraperitoneal (vt)
• FASE TEMPRANA: está determinada por la
conductancia osmótica a la glucosa( producto del
coef. de uf.(Lps) por el coef. de reflexión de
glucosa (g).
• FASE MEDIA: por el volumen infundido y la
difusividad de glucosa.
• FASE TARDÍA: por las fuerzas de starling, Lps, y
flujo linfático.
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Transporte de sodio
112
117
122
127
132
137
0 30 60 90 120 150 180 210 240
Tranporte Alto
Normal 2.5%
Normal 4.25%
Tiempo (minutos) Heimberger O Kidney Int 38: 495-506, 1990
Heimberger O Kidney Int 41:1320-1332, 1992
Monquil MCJ Perit Dial Int 15: 42-48, 1995
So
dio
m
Eq
/l
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Monquil et al.PDI 1995; 15: 42-48
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Efecto de elimination de acuaporinas
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
0 60 120 180 240
Time, min
Dra
ined
Vo
lum
e,
ml
Control
No aquaporins
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Ultrafiltración y remoción de sodio
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Útiles para explorar la función de la
memb. Peritoneal
Método PORO CHICO
Agua/CREAT
PORO
GRANDE
Plasma
ACUAP.
Agua libre
Elar. LINF.
PET* ++ - + -
PET/ADEQUES
T
++- + ++ +
PDC/ 3 POROS +++ +++ +++ +++
SPA (Stand.
Per. Analysis)
++ ++ +++ +++
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Cinética de la Creatinina en DP
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 1 2 3 4
Time (hr)
D/P
Cr High
H. Ave
L. Ave
Low
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Fórmulas “complejas” de calculo de
transporte de agua libre
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Resultados del SPA en 80 pacientes
transporte de agua libre de solutos
parikova et al ki, 2005
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Método de la Milia para cálculo
del transporte de agua libre
• Se realiza PET “corto” al 3.86%, 4.25%
• La UFSP (Uf de poros chicos) es = al
NA removido X 1000/ [NA] plasmático
• Transporte de agua libre = UF neta –
UFSP
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Factores que pueden influenciar
transporte de solutos en dp
Davies et al KI, 2006
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Accumulation des produits glycosé
avancée (AGE) dans le tissu interstitiel en
dialyse pértonéale à long terme (PUF)
A: Aucune accumulation; B: a. faible; C: a. moyenne et D:
accumulation pronnoncée.
Honda et al. NDT (1999)14:1541-1549
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Influencia del tx de peq. Solutos
sobre la capacidad de ultrafiltración
Davies et al KI 2006
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S. Davies, Kidney Int 2004;66:2437-2445
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S. Davies, Kidney Int 2004;66:2437-2445
LpS
PS
LpS
PS
LpS
PS
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Expression of aquaporin-1 in a long-term
peritoneal dialysis patient with
apparently impaired transcellular water
transport
E. Goffin, S. Combet, F. Jamar, J-P. Cosyns,
and O. Devuyst
Am. J. Kidney Dis. 33(2), 333-383, 1999
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– Título 2
• Cuerpo
– Cuarto nivel
» Quinto nivel (Referencias)
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La conductancia osmótica de glucosa
peritoneal
LpSg
Lp = conductividad hidráulica
S = superficie de poros
LpS = conductancia hidráulica
g = coeficiente de reflexion de glucosa (0.05)
40 % depende de acuaporinas
g 60 % depende de poros chicos
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La membrana de tres poros y la matriz
de fibras normal
= 0.995
r, = 6 (Å)
LpSg = 3.66 L/min/mmHg
PSg = 9.30 mL/min
g = 0.047
LpS = 0.078 mL/min/mmHg
S = 1
Rippe & Venturoli Am J Physiol 2007
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Three pore membrane with a fibrotic
(“dense”) serial fiber matrix
= 0.96
r, = 7,5 (Å)
LpSg = 3.66 L/min/mmHg
PSg = 9.30 mL/min
g = 0.047
LpS = 0.078 mL/min/mmHg
LpSg = 3.02 L/min/mmHg
PSg = 13.46 mL/min
g = 0.039
LpS = 0.078 mL/min/mmHg
S = 1.8
Rippe & Venturoli Am J Physiol 2007
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UNA MEMBRANA
“POROSA”( 3 POROS)
UNA MEMBRANA
“ DENSA” DE FALLA
DE ULTRAFILTRACION
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Fisiopatologia de la pérdida de
ultrafiltracion
• No puede explicarse solo por el “ aumento del
área vascular”.
• El aumento del área vascular de intercambio por la
fibrosis intersticial puede inducir la perdida de UF
por el aumento del coeficiente de transferencia de
masas (PS) para glucosa y cambios moderados
del coeficiente de ultrafiltración o conductancia
hidráulica (LpS).
• La conductancia osmótica para la glucosa puede
estar disminuida a través de acuaporinas en forma
aislada pero esto aun resta a confirmar.
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GRATAEGUS EN FLOR SOBRE EL CHAMPAQUI ATOS PAMPA, SIERRAS DE CÓRDOBA
GRACIAS! MUCHAS
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Fisiología del Transporte de agua y
solutos en la diálisis peritoneal
Javier de Arteaga Servicio de Nefrología
Hospital Privado Carrera de Postgrado en Nefrología
Universidad Católica de Córdoba Córdoba-Argentina
Diálisis Peritoneal accesible para todos