KONU 05: DİYALİZ MEMBRANLARI VE BİYOUYUMLULUK

• Diyalizör dört girişli bir kutu veya tüpe benzetilebilir. İki giriş kan kompartmanı, diğer ikisi ise diyalizat kompartmanı ile bağlantılıdır. Yarı geçirgen membran iki kompartmanı birbirinden ayırır.

• Hemodiyalizde diffüzyon, ultrafiltrasyon ve/veya konveksiyon işlemi ile su ve solüt eliminasyonunun ve elektrolit, asit-baz dengesinin oluşturulduğu yerdir.

İdeal bir diyalizör şu özelliklerde olmalıdır:

1) Hem düşük molekül, hem de orta-yüksek molekül ağırlıklı üremik toksinler için yüksek klirense sahip olmalıdır. 2) Yeterli ultrafiltrasyon sağlamalıdır. 3) Protein ve aminoasitler için düşük düzeyde kayıp olmalıdır. 4) Biyolojik uyumlu olup, sitokin salınımını ve trombojeniteyi çok az, ideali hiç aktive etmemelidir. 5) Doluş kan hacmi (priming volüm) düşük olmalıdır. 6) Düşük maliyetli olmalıdır. 7) Tekrar kullanımda bu özellikleri korumalıdır.

Membran Yapısına Göre Diyalizörler:

• 1) Hollow Fiber: İçi boş lifli diyalizörde kan, silindir şeklindeki kutunun bir ucundaki odacığa gelir, buradan binlerce küçük kapillere dağılır. Diyaliz solüsyonu ise kapillerlerin etrafından kan akımının zıt yönünde akar. Kapillerden geçen kan, diyalizörün diğer ucundaki bir odacıkta toplanarak hastaya geri verilir.

• 2) Paralel Plate: Kan, üst üste konmuş membranların arasından dolaşır. Membran tabakaları arasından bir kan, bir diyaliz solüsyonu geçer. Bu tip diyalizörler günümüzde pek tercih edilmemektedir.

Membran Materyaline Göre Diyalizörler:

• 1) Sellülozik Membranlar: İşlenmiş pamuktan elde edilir. Rejenere sellüloz, kupramonyum sellüloz (kuprofan), kupramonyum rayon ve sabunlaşmış sellüloz ester gibi isimler verilmektedir.

• 2) Substitue Sellulozik Membranlar (İşlenmiş Sellüloz): Sellüloz membranların yüzeyinde çok sayıda serbest hidroksil gurubu bulunur. Sellüloz diasetat ve triasetat’da serbest hidroksil guruplarına bu maddeler bağlanmıştır. Bu tip membranlarda kompleman aktivasyonu daha az olur.

• 3) Sellülosentetik (semisentetik) Membranlar: Sıvılaştırıl-mış sellüloza sentetik bir materyal (bir tersiyer amino bileşiği) katılır. Böylece membran yüzeyi değiştirilmiş ve membranın biyouyumluluğu artırılmış olur. Bu membran piyasada hemofan adı ile bulunur. Bu tip membranların kullanılmadan önce negatif yüklü membran yapısının heparin ile doyurulması gerektiği unutulmamalıdır. Günümüzde hemofan dışında bir çok semisentetik membran kullanıma sunulmuştur. (Baxter-PSN, Altane)

• 4) Sentetik Membranlar: Poliakrilonitril (PAN), polisülfon, polikarbonat, poliamid, polimetilmetakrilat (PMMA) gibi membranlar sentetik membranlardır. Bu tip membranlar biyouyumlulukları en yüksek olan membranlardır. Komplemanı diğer membranlara göre daha az aktive ederler. PAN membranların (AN69) kinin yapımını uyardığı, bu nedenle ACE inhibitörleri ile birlikte kullanımlarının tehlikeli anaflaktik reaksiyonlara yol açabileceği unutulmamalıdır.

• 5) Biyoaktif Membranlar: Diyalizde artmış oksidatif stresi sınırlandırmak amacı ile E vitamini kaplı diyalizörler kullanıma sunulmuştur. Serbest oksijen radikal oluşumunun sınırlanması için anti-oksidatif etkili pek çok enzim ve maddenin gerekliliği düşünülürse sadece E vitamin varlığının yetersiz olacağı açıktır. Gelecekte bir çok farklı kompozisyonda biyolojik aktif membranın kullanıma sunulması beklenmektedir.

• Membranın Etkinlik ve Akım Özelliklerinin Karşılaştırılması:

- Yüksek etkinlikli (high-efficiency) diyalizör: Esasında geniş yüzey alanı nedeniyle üre temizleme yeteneği yüksek olan diyalizerdir.

- Yüksek akımlı (high-flux) diyalizör: Geniş porlara sahip olduğu için B2 mikroglobulin gibi büyük moleküllere karşı geçirgen olan diyalizörlerdir. Bu diyalizörlerin suya karşı geçirgenlikleri de fazladır.

Bir diyalizör kullanma klavuzunun yorumlanması:

• Diyalizör hakkında genellikle, ultrafiltrasyon katsayısı (KUF), üre, kreatinin, B12 vitamini, fosfat (ve bazen B2 mikroglobulin) gibi maddelerin klirensleri, membran yüzey alanı, dolum volümü, lif uzunluğu ve lif kalınlığı gibi bilgiler verilir.

• Ultrafiltrasyon Katsayısı (KUF): Bir mmHg transmembran basınç (TMP) başına bir saatte oluşan mlt cinsinden ultrafiltrasyondur.

- Diyalizörlerin KUF değerleri 2,5 – 75 mlt/saat/mmHg arasında değişir. - KUF değeri 8-10 mlt/saat/mmHg nın üzerinde olan diyalizörler yüksek geçirgenlikli diyalizörlerdir.

- KUF değeri 15-20 mlt/saat/mmHg nın üzerinde olan diyalizörler su geçirgenlikleri yüksek ve beraberinde porları da geniş olan diyalizörler olup yüksek akımlı diyalizörler gurubuna girer. Bu tip diyalizörler yüksek akımlı diyalizde, hemofiltrasyonda ve hemodiyafiltras-yonda kullanılırlar.

- KUF değeri, dolayısı ile su geçirgenliği yüksek olan membranlar (özellikle > 6-8 ise) mutlaka volüm kontrollü cihazlarda kullanılmalıdırlar.

- Volüm kontrolü olmayan cihazlarda TMP = 1 saatte çekilmesi planlanan sıvı miktarı (mlt cinsinden) / Diyalizörün KUF değeri.

- Örneğin KUF = 4 olan bir diyalizör ile hastadan 1 saatte 1 lt sıvı çekmeyi istiyorsak: 1000 / 4 = 250 mmHg TMP basıncına ihtiyacımız olacaktır.

• Üre Klirensi: Üretici firmanın belirttiği üre klirensi değerleri in vitro değerlerdir (ürenin M.A. 60). Genellikle 200, 300 ve 400 mlt/dk.lık kan akım hızlarındaki klirens değerleri bildirilir. Diyalizörleri kıyaslama açısında önemlidir.

• KoA üre (diyalizör kitle transfer alanı katsayısı): Bir diyalizörün sınırsız bir kan ve diyalizat akım hızında belirli bir solütü (burada üre) dakikada mililitre cinsinden teorik olarak maksimium temizleme miktarıdır. Herhangi bir membranın KoA’sı diyalizördeki membran yüzey alanıyla orantılı olacaktır. Ancak yüzey alanı çok büyüdüğünde KoA’daki artış azalacaktır.

• KoA < 500 diyalizörler ? düşük etkinlikli diyaliz veya ufak yapılı hastalarda tercih edilir.

• KoA 500-700 arasındaki diyalizörler ? orta etkinlikli diyalizörlerdir ve rutin tedavide yararlıdır.

• KoA > 700 diyalizörler ? yüksek etkinlikli diyaliz için kullanılırlar. Buna karşılık iri yapılı hastalarda bu diyalizörleri kullanmak bazen yararlı olmaktadır.

• Kreatinin Klirensi: M.A. 113’dür. Çoğu kez diyalizörün kreatinin klirensi üre klirensinin %80’i kadardır ve klinik olarak yararlı ek bir bilgi sağlamaz.

• B12 vitamini ve B2 mikroglobulin klirensi: B12 vitamininin M.A:1355’dir. B2 mikroglobulinin M.A: 11800’dür. B12 klirensi, membranın büyük molekül ağırlıklı solütlere karşı geçirgenliğinin bir göstergesidir.

• Substitüe edilmemiş sellüloz, sellüloz asetat ve hemofan membranların B2 mikroglobulin klirensleri sıfırdır, ancak her üç gurupta da belirgin B2 mikroglobulin klirensi olan gerçek yüksek akımlı membranlar imal edilmektedir.

• Tipik olarak, bir çok sellüloz diasetat ve çoğu sellüloz triasetat mebranın B2 mikroglobulin klirensi önemli miktarda olduğu için bunlar yüksek akımlı membranlardır.

• Polisülfon hem düşük akımlı bir membran (F6-F8), hem de yüksek akımlı bir membran (F60, F80) olarak imal edilebilir.

• PAN ve PAN ile ilişkili bir membran olan AN69, b2 mikroglobulini adsorbe eden ve böylece diyalizle uzaklaştırılmasını artıran yüksek akımlı membranlardır.

• Membran Yüzey Alanı: Genellikle 0.8 ila 2.1 m2 arasında değişir. Yüzey alanı geniş olan diyalizörlerin normalde üre klirensleri de yüksektir, buna karşılık diyalizörün dizaynı ve membranın kalınlığı da önemlidir.

• Substitüe edilmemiş bir membran kullanıldığı zaman geniş bir membran yüzeyi arzu edilen bir özellik değildir çünkü kompleman aktivasyonu derecesi de doğru orantılı olarak artar.

• Kompleman aktivasyonu derecesi düşük olan membranlar kullanıldığında, yüzey alanı kompleman aktivasyonu açısından önem taşımaz.

• Dolum Volümü (Priming Volume): Membran yüzey alanı ile ilişkili olup genellikle 60-120 mlt arasındadır. Kan setlerinin dolum volümünün 100-150 mlt olduğu hatırlanmalıdır. Böylece total ekstrakorporeal dolaşım volümü 160-270 mlt olacaktır.

• Hemodinamisi bozuk hastalarda, çocuklarda ve küçük kütleli hastalarda dolum volümü göz önünde bulundurulmalıdır.

• Sterilizasyon şekli: Diyalizörler en sık etilen oksit (ETO) gazı kullanılarak sterilize edilirler. Bu maddenin kullanılması bazı hastalarda diyaliz sırasında gelişen nadir fakat ciddi anaflaktik reaksiyonlara yol açabilir. Bu tip hastalarda Gama ışınlaması ya da buharla sterilize edilmiş diyalizörler tercih edilmelidir.

DİYALİZ MEMBRANLARINDA BİYOUYUMLULUK

• Kanın hücresel elemanları ve proteinler diyalizör ve setlere temas ederler. Biyouyumluluk terimi bu etkileşimlerin derecesini belirlemek için kullanılır. Bir materyal kan elemanları ile ne kadar az etkileşime giriyor ise, o kadar biyouyumludur.

• Hemodiyalizde biyolojik uyumsuzluk diyalizer, kan setleri, sterilizasyon yöntemi, reuse (yeniden kullanım) işlemi ve diyalizat ile ilişkili faktörlerden kaynaklanabilir. Hemodiyaliz işlemi sırasında kan ile bu yabancı maddelerin teması sonucu kullanılan membranın özelliğine göre değişen derecelerde kompleman, kinin sistemleri ve kan elemanları aktive olur ve bazı reaksiyonlar ortaya çıkar.

KOMPLEMAN AKTİVASYONU

• Özellikle alternatif yol aktive olur. Kemotaksis, enzim degranülasyonu, histamin, lökotrien ve interlökin salımı, süperoksit yapımı klinik olarak anafilaksi, pulmoner fonksiyon bozukluğu, hemodinamik değişiklikler, lökopeni ortaya çıkarabilir. Bu akut klinik etkiler genellikle çok şiddetli değildir.

KİNİN SİSTEMİ

• Anjiotensin konverting enzim (ACE) inhibitörü alan hastalarda PAN membranlar kullanıldığında diyaliz işleminin ilk dakikaları içinde, anafilaktoid reaksiyon ortaya çıkabilmektedir. PAN kallikrein-bradikin yolunu aktive etmekte, ACE inhibitörleri ise bradikininlerin yıkımında rol alan kininaz enzimini inhibe etmektedir ve yüksek bradikinin düzeyleri anafilaksiye yol açmaktadır.

KAN ELEMANLARI

• Mast hücrelerinden histamin salınımı vasküler permeabilite artışına yol açar ve akut diyalizer reaksiyonlarına neden olur. Bazofillerden lökotrien salınımı düz kas kontraksiyonu sonucu pulmoner fonksiyon bozukluğu, periferik ödem ve hipoksemiye yol açar. Nötröfillerden salınan lökotrienler beta-2 mikroglobülin açığa çıkmasına, proteazlar doku hasarına, PAF trombosit aktivasyonu ve endotel hasarına yol açar. Trombositlerden salınan tromboksan ve prostaglandinler trombositopeni ve pıhtılaşmaya neden olur. Monosit ve makrofajlardan salınan interlökin-1 ateş, uyuklama, iştahsızlık, miyalji gibi semptomlara yol açabilir. Daha yüksek düzeylerdeki interlökin hipotansiyon, hızlı ateroskleroz, kemik ve eklem hastalığı, adale kaybı, hipoalbüminemi oluşturabilir.

BİYOUYUMLULUĞUN DİYALİZ TEDAVİSİNDE DİĞER ETKİLERİ

• Biyouyumu yüksek diyaliz membranlarının kronik kullanımının beta-2 mikroglobülin artışı ve diyaliz amilodozu üzerine koruyucu etkileri bilinmektedir.

• Biyouyumu düşük membranların diyaliz hastalarında daha fazla protein yıkımına yol açtığı, lökosit fonksiyonları ve immüniteyi olumsuz etkileyerek infeksiyon sıklığını arttırdığı, rezidüel (kalan) renal fonksiyonların daha hızlı bozulmasına neden olduğu ileri sürülmüştür.

• Akut böbrek yetmezliğinde biyouyumu yüksek membranların kullanımının böbrek fonksiyonlarında düzelme ve yaşama oranında artış sağladığı bildirilmiştir.