Wybór płynoterapii w kontekście ochronnego wpływu na glikokaliks
śródbłonka naczyniowego.
Na podstawie artykułu: „Resuscitation Fluid Choices to Preserve the Endothelial Glycocalyx”
Elissa M. Milford and Michael C. Reade, Critical Care2019 23:77, © Milford and Reade. 2019 Published: 9 March 2019
Link: https://doi.org/10.1186/s13054-019-2369-x
Michał Kuczyński
Glikokaliks
Węglowodanowa warstwa pokrywająca powierzchnię błon komórkowych.
Składa się z sieci rusztowań proteoglikanów, głównie transbłonowego syndekanu i błonowego glipikanu.
Związane są z nimi łańcuchy boczne – glikozoaminoglikanowe, głównie:
• siarczan heparanu
• siarczan chondroityny
• hialuronian
Glikokaliks
• Bierze udział procesie adhezji komórek
• Zawiera liczne receptory zaangażowane w komunikację międzykomórkową, krzepnięcie i fibrynolizę
• Reguluje funkcje śródbłonka naczyniowego związane z reologią krwi i stanem zapalnym
Do uszkodzenia, złuszczenia warstwy glikokaliksu dochodzi w wielu chorobach/
dysfunkcjach organizmu w tym po urazach i sepsie.
W praktyce klinicznej w celu oceny uszkodzenia/złuszczenia śródnabłonkowego glikokaliksu wykrywa się w osoczu cząsteczki będące głównym jego budulcem.
Najczęściej oznaczany jest
SYNDECTAN-1 (SDN-1).
Obecnie wiadomo, że czynniki takie jak:
• TNF-α
• reaktywne formy tlenu (ROS)
• heparanaza
• hipoperfuzja
• toksyny bakteryjne
• czynniki wzrostu
…biorą udział w degradacji glikokaliksu.
Wspólną cechą tych czynników jest to, że inicjują one w ostateczności aktywację proteaz, które rozszczepiają składniki glikokaliksu.
Rola glikokaliksu w przepuszczalności ściany naczyń krwionośnych
Do niedawna ruch płynu przez ścianę naczyń był tłumaczony sformułowanym w 1896r. przez Sterlinga prawem:
Jv/A=Lp[(Pc−Pi)−σ(Πc−Πi)]
Jv/A – siła/szybkość filtracji dla danego obszaru
Lp – współczynnik przepuszczalności Pc – włośniczkowe ciśnienie
hydrostatyczne
Pi – śródmiąższowe ciśnienie hydrostatyczne
σ – współczynnik odbicia (=0,9)
Πc – włośniczkowe ciśnienie osmotyczne Πi – śródmiąższowe ciśnienie osmotyczne
Nowoczesne metody badawcze wskazują na sprzeczności z klasyczną teorią Starlinga, w szczególności tyczy się to:
I.
nie ma żylnej resorpcji płynuII.
przepływ transkapilarny jest w rzeczywistości mniejszy niż zakładanoIII.
białka śródmiąższowe wywierają minimalny efekt na przepływ płynuI. W stanie równowagi nie zachodzi żylna
resorpcja płynu – „ Zasada braku absorbcji”
Ø W stanie równowagi organizmu nie obserwuje się absorbcji płynu z tkanek do światła większości naczyń włosowatych, niezależnie od włośniczkowego ciśnienia hydrostatycznego (Pc).
Płyn jest usuwany z tkanek poprzez układ limfatyczny.
Ø „Auto-resuscytacja” – po nagłym spadku Pc płyn może być wchłaniany w części żylnej, dzieje się tak przy ostrym krwotoku. Absorbowane jest w ten sposób około 0,5l płynu śródmiąższowego. Faza ta trwa 15-30min, następnie przywracany jest stan równowagi.
Ø W początkowym spadku Pc, płyn kierowany jest do światła naczynia, ruch ten pociąga za sobą koncentrację białek → wzrasta śródmiąższowe ciśnienie osmotyczne (Πi) w konsekwencji przeciwdziałając absorbcji płynu do światła naczynia. Zostaje ustalony nowy stan równowagi.
Przestrzeń sub-glikokaliksu
W klasycznej teorii Starling’a zakładano że ciśnienie onkotyczne śródmiąższowe (Πi) jest znacznie mniejsze niż ciśnienie onkotyczne włośniczkowe (Πc). W rzeczywistości w śródmiąższu jest dużo białek i wartości ciśnień są do siebie zbliżone.
Szybkość filtracji zależna jest od małej strefy (wolnej od białek) zawartej miedzy warstwą glikokaliksu i śródbłonkiem naczyniowym, gdzie ciśnienie onkotyczne (Πg) jest niewielkie i napędza filtrację.
Glikokaliks pełni tutaj funkcję filtra nieprzepuszczającego białek z osocza.
Powstały w przestrzeni sub-glikokaliksu ultrafiltrat przepływa następnie przez wąskie szczeliny międzykomórkowe, gdzie prędkość przepływu jest wysoka nawet przy niskich wartościach ciśnienia filtracyjnego.
Zapobiega to przemieszczaniu się cząsteczek białka śródmiąższowego do przestrzeni sub-glikokaliksu.
Glikokaliks, a przepuszczalność naczyń
Fizjologiczna warstwa glikokaliksu zdrowego pacjenta wpływa na współczynnik przepuszczalności ściany naczynia (Lp):
• zmniejsza Lp jako mechaniczna bariera dla płynu
• poprzez mechanotransdukcję na warstwę komórek śródbłonka, które uwalniają tlenek azotu (NO) i zmieniają białka łącznikowe między
komórkami w efekcie zwiększając Lp.
Zmodyfikowana zasada Starling’a nie zachowuje się jak funkcja liniowa przy niskich wartościach filtracji
Przy niskich wartościach filtracji (Jv/A) przepływ zbliża się do zera, ale nigdy nie osiąga zera ani wartości ujemnych – „zasada braku absorbcji” – krzywa asymptotyczna.
Przy wyższych wartościach filtracji (Jv/A) zależność między Pc i Jv/A jest liniowa.
Punkt przecięcia wykresów określono jako J-Point i wysunięto teorię:
Pc poniżej punktu J – koloidy i krystaloidy będą miały zbliżony efekt w wypełnieniu łożyska naczyniowego z powodu wartości filtracji bliskiej zeru.
Pc powyżej punktu J – koloidy utrzymają się w przestrzeni wewnątrznaczyniowej dłużej niż krystaloidy
Obecnie nie ma sposobu zmierzenia Pc u chorego, a korelacja z mierzalnymi parametrami makrokrążenia jest słaba.
W warunkach patologii, kiedy glikokaliks jest uszkodzony, J-Point przesunięty jest w lewo ponieważ Πg zostaje zastąpione przez Πi.
Wlewanie koloidu powoduje dodatkowe zwiększanie Πi (cząsteczki koloidu swobodnie mogą się przemieszczać) – dalsze przesunięcie J- Point w lewo.
Uszkodzenie glikokaliksu powoduje, że J-Point staje się bardziej zależny od śródmiąższowego ciśnienia hydrostatycznego Pi, a mniej od różnicy ciśnienia osmotycznego.
Uszkodzenie warstwy glikokaliksu
Dane kliniczne i przedkliniczne sugerują, że u pacjentów będących w stanie ciężkim, glikokaliks śródnabłonkowy jest prawdopodobnie uszkodzony.
Wlew u tych pacjentów koloidu iso-onkotycznego będzie miał podobny efekt wypełnienia łożyska naczyniowego do wlewu krystaloidu.
Prawdopodobnie wyjaśnia to dlaczego w dużych badaniach klinicznych, u ciężko chorych pacjentów efekt koloidu jest porównywalny do krystaloidu – inaczej niż przewidywano.
Zastosowanie koloidu nie wykazało znaczących korzyści w zakresie śmiertelności pacjentów, prócz nieco lepszych właściwości wypełniających łożysko naczyniowe w odniesieniu do krystaloidu.
HES : Krystaloid
1 : 1,3
Albuminy : 0,9% NaCl
1 : 1,4
HES : Krystaloid
1 : 3
Albuminy : Sól Fizjo.
1 : 5
Wyniki badania klinicznego Przewidywania w oparciu o klasyczną zasadę Starlinga
Zatem jak leczyć?
Prawdopodobnie należy pochylić się nad przywróceniem i ochroną śródnabłonkowego glikokaliksu.
W hodowli ludzkich komórek śródbłonka stwierdzono, że czas od ustania bodźca uszkadzającego glikokaliks do odtworzenia trwa 5-7dni.
Ten przedział czasowy dobrze byłoby wykorzystać na stymulację wcześniejszej odbudowy glikokaliksu.
ALBUMINY
Metaloproteazy macierzy pozakomórkowej (MMP) degradują strukturę glikokaliksu. Hamujący wpływ na MMP ma sfingolipid 1-
fosforan sfingozyny (S1P) działając przez receptor S1P1, zapobiega to rozszczepianiu glikokaliksu.
RBC i PLT są głównym źródłem S1P, a HDL i albuminy ułatwiają jego
uwalnianie z tych źródeł. W warunkach braku albumin S1P uwalnianie z RBC jest 25 razy mniejsze.
ŚWIEŻO MROŻONE OSOCZE (FFP)
Różne badania wykazały, że przetoczenie FFP ma protekcyjne działanie na glikokaliks oraz wpływa na regulację produkcji glikokaliksu. Dzieje się tak prawdopodobnie dlatego, iż FFP zawiera pozna 1000 różnych białek i liczne mediatory (np. TIMP3, ADAMTS13).
Ważny może być także czas od wystąpienia uszkodzenia glikokaliksu do podania FFP w odniesieniu do funkcji ochronnej - co wykazano w modelu hodowli komórkowej.
KRWINKI CZERWONE (RBC)
RBC jako źródło S1P – w badaniu na izolowanym mikrokrążeniu gryzonia wykazano, że w obecności albumin i RBC zachowano normalną przepuszczalność naczyń w odniesieniu do próby z samymi albuminami.
Znaczenie RBC jako źródła S1P wydaje się mieć przełożenie kliniczne u pacjentów otrzymujących masywne transfuzje w których cała objętość krwi krążącej jest zastępowana produktami egzogennymi.
Długo przechowywane preparaty KKCz zawierają mniej S1P niż świeże jednostki.
PŁYTKI KRWI (PLT)
• uwalniają cytokiny i czynniki wzrostu, które zachowują integralność połączeń miedzy komórkami śródbłonka
• są również źródłem S1P
• Czas przechowywania, temperatura i zmienność między dawcami wpływa zdolność przetoczonego preparatu KKP do utrzymania
przepuszczalności śródbłonka.
Wnioski
• Badania kliniczne nie poparły teorii wyższości koloidów nad krystaloidami
• Przetaczane płyny różnią się pod względem zdolności do ochrony i przywracania glikokaliksu śródbłonkowego
• Przetaczanie FFP było najskuteczniejsze
• Strategia płynoterapii ukierunkowana protekcję glikokaliksu może okazać się najskuteczniejsza
