L’emodialisi (HD) è la tecnica sostitutiva della funzione renale, utilizzata da circa il 90% dei pazienti in dialisi nel mondo (Grassmann A - 2005) [1] (full text). Una delle complicanze della tecnica di HD è rappresentata dalla ridotta ossigenazione dei tessuti periferici legata al danno a carico del microcircolo. A questo si aggiungono le modificazioni delle proprietà visco-elastiche degli eritrociti, indotte dalle modificazioni dell’ambiente extracellulare in corso di ESRD, che ne determinano una minore capacità di raggiungere le strutture capillari periferiche.
La deformabilità dei globuli rossi all’interno del flusso sanguigno infatti è condizionata da una fitta rete di proprietà reologiche interdipendenti come la geometria di superficie, la viscosità citoplasmatica, l’interazione membrana-citoscheletro (Bonomini M - 2011) [2].
La valutazione dello stato di ossigenazione dei tessuti è ad oggi riservata al solo esame emocromocitometrico, tuttavia è stato già dimostrato che questa indagine da sola non rappresenta un indicatore affidabile della distribuzione di ossigeno ai tessuti (Sandal G - 2014) [3].
La spettroscopia del vicino infrarosso (NIRS) al contrario è considerata un valido strumento di analisi qualitativa del microcircolo (Sandal G - 2014 [3], Lanfranconi F - 2014 [4] (full text), De Blasi RA - 2009 [5] (full text), Manfredini F - 2012 [6]). Obiettivo del nostro studio è quello di effettuare una stima quantitativa delle modificazioni del grado di ossigenazione dei tessuti periferici in pazienti in trattamento HD, utilizzando la metodica NIRS durante test di occlusione vascolare (VOT).
Sono stati reclutati nello studio complessivamente 21 soggetti, 15 pazienti con malattia renale cronica provenienti dal programma di dialisi della nostra clinica e 6 soggetti sani come gruppo di controllo (Figura 1). Tutti sono stati stratificati in 3 classi di età: ≤ 35 anni, 35-55 anni e ≥56 anni. Sono state misurate con metodica NIRS la Saturazione di ossigeno tissutale (StO2), le concentrazioni tissutali di Ossiemoglobina (HbO2) e Deossiemoglobina (HHb), il consumo muscolare di ossigeno e la reattività del microcircolo in cinque momenti successivi (T0-T4) (Figura 2). Tali misurazioni sono state effettuate utilizzando contemporaneamente due sonde: una posta sull’avambraccio, in corrispondenza del muscolo brachioradiale, e l’altra sull’eminenza thenar omolaterale.
Il test t di Student ed Anova sono stati usati per effettuare i confronti tra i soggetti appartenenti ai due gruppi in studio e tra le classi di età. Le correlazioni tra i parametri clinici e quelli ossimetrici sono state effettuate con coefficiente di Spearman (IBM SPSS Statistics software, versione 21 (IBM, Armonk, NY)).
Comparando le variabili ossimetriche al picco di riperfusione tra tutti i soggetti studiati, stratificati per classe di età, abbiamo osservato che i tre sottogruppi differivano per StO2 (p<0.01), HbO2 (p<0.05) ed HHb (p<0.01) all'eminenza Thenar e per StO2 (p<0.01) e HbO2 (p<0.05) all'avambraccio. In particolare sussisteva una differenza statisticamente significativa tra la prima e la terza classe di età per StO2 e HHb all'eminenza thenar e tra la prima classe di età e le rimanenti due per StO2 all'avambraccio (post hoc analysis, Dunnett T3).
Dall'analisi statistica dei dati ottenuti è emersa una correlazione lineare inversa tra l'età anagrafica dei soggetti studiati ed il grado di ossigenazione dei tessuti periferici. Abbiamo osservato al baseline ed al picco di riperfusione post-ischemia che, nell'intera popolazione in studio, il passaggio da una classe di età alla successiva segnava una progressiva ed ingravescente riduzione dei livelli di StO2 ed HbO2 (Figura 3).
Analizzando in dettaglio le curve ossimetriche durante il VOT è possibile osservare la differenza statisticamente significativa (p<0.05) al picco di riperfusione tra il gruppo di pazienti in trattamento HD (StO2=59%, HbO2=37,7μM, HHb=25,8μM) ed il gruppo di controlli sani (StO2=80%, HbO2=51,7μM, HHb=12,3μM) all'eminenza thenar. Allo stesso modo la differenza sussisteva in modo statisticamente significativo all'avambraccio tra pazienti in HD (StO2=68%, HHb=19,7μM) e controlli sani (StO2=80%, HHb=13,8μM) (Figura 4).
Abbiamo osservato in tutta la popolazione in studio che i livelli di HbO2 al picco di ischemia correlavano (p<0.01) con la differenza di Hb calcolata tra emocromo ed ossimetria (Hb-gap) sia a livello dell'eminenza thenar (Spearman’s Rho=-0,808) che dell'avambraccio (Spearman’s Rho=-0,649) (Figura 5).
Un'ulteriore riflessione circa l'influenza del trattamento HD sulla compromissione del microcircolo periferico può essere condotta alla luce della correlazione non parametrica esistente tra la durata del trattamento HD (anni) con StO2 ed HHb su entrambi i sensori NIRS (p<0.01). Tanto maggiore è la durata del trattamento dialitico tanto minore sarà il livello di StO2, sia in corrispondenza dell'eminenza thenar (Spearman’s Rho=-0,766) che del muscolo brachioradiale (Spearman’s Rho=-0,682). Allo stesso modo tanto maggiore è la durata del trattamento emodialitico, tanto maggiore sarà la concentrazione periferica di HHb sia a livello dell'eminenza thenar (Spearman’s Rho=+0,732) che dell'avambraccio(Spearman’s Rho=+0,617) (Figura 6).
I nostri risultati avvalorano il ruolo della HD e dell’età anagrafica nell’ingravescente riduzione della compliance del microcircolo periferico del paziente in ESRD. Abbiamo focalizzato la nostra attenzione sui livelli di StO2, HbO2, HHb dei tessuti periferici, misurati attraverso il NIRS, che si mostrano significativamente ridotti nel gruppo di pazienti in HD. NIRS inoltre consente di quantificare le differenze qualitative del microcircolo tra i pazienti in HD ed i soggetti sani, che non possono essere evidenziate dalla sola indagine emocromocitometrica. La coesistenza di valori di Hb all’emocromo sovrapponibili nei due gruppi e di differenze significative di StO2 ed HbO2 all’ossimetria tra pazienti in HD e controlli sani, rendono ragione della necessità di integrare le indagini di laboratorio con la metodica NIRS, che quindi si rende indispensabile alla caratterizzazione della qualità del microcircolo periferico nei pazienti in HD.
[1] Grassmann A, Gioberge S, Moeller S et al. ESRD patients in 2004: global overview of patient numbers, treatment modalities and associated trends. Nephrology, dialysis, transplantation : official publication of the European Dialysis and Transplant Association - European Renal Association 2005 Dec;20(12):2587-93 (full text)
[2] Bonomini M, Zammit V, Pusey CD et al. Pharmacological use of L-carnitine in uremic anemia: has its full potential been exploited? Pharmacological research : the official journal of the Italian Pharmacological Society 2011 Mar;63(3):157-64
[3] Sandal G, Oguz SS, Erdeve O et al. Assessment of red blood cell transfusion and transfusion duration on cerebral and mesenteric oxygenation using near-infrared spectroscopy in preterm infants with symptomatic anemia. Transfusion 2014 Apr;54(4):1100-5
[4] Lanfranconi F, Pollastri L, Ferri A et al. Near infrared spectroscopy (NIRS) as a new non-invasive tool to detect oxidative skeletal muscle impairment in children survived to acute lymphoblastic leukaemia. PloS one 2014;9(6):e99282 (full text)
[5] De Blasi RA, Luciani R, Punzo G et al. Microcirculatory changes and skeletal muscle oxygenation measured at rest by non-infrared spectroscopy in patients with and without diabetes undergoing haemodialysis. Critical care (London, England) 2009;13 Suppl 5:S9 (full text)
[6] Manfredini F, Malagoni AM, Mandini S et al. Near-infrared spectroscopy assessment following exercise training in patients with intermittent claudication and in untrained healthy participants. Vascular and endovascular surgery 2012 May;46(4):315-24
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