连续性肾脏替代疗法时枸橼酸代谢动力学模型的构建及其在局部枸橼酸抗凝CRRT中的应用

摘要

背景和目的:
　　 如今连续性肾脏替代治疗(CRRT)已经成为抢救危重患者不可或缺的器官支持手段。由于CRRT治疗时间长且需要接受CRRT治疗的危重患者病情复杂多变,常常存在活动性出血或高危出血倾向,此时采用肝素抗凝势必会增加出血风险,而无肝素抗凝又有透析器寿命短、透析效果差、治疗费用高的缺点,因此CRRT时采用何种理想且安全的抗凝方法一直是困扰肾脏科医生的难题。
　　 局部枸橼酸抗凝是仅在体外局部发挥作用而不影响体内凝血系统的抗凝技术,具有出血并发症少,体外抗凝效果确切,生物相容性好,透析器使用寿命长等优点。另外由于枸橼酸能螯合离子钙,进而抑制补体激活和白细胞脱颗粒,对危重患者可能起到抗炎、抗氧化的协同治疗作用。因此,临床上对于活动性出血、高危出血倾向、近期有重大手术需要接受CRRT治疗的危重患者,局部枸橼酸抗凝是一种理想的抗凝方法。
　　 但是危重患者在进行CRRT治疗时采用局部枸橼酸抗凝是有极大隐患的。因为在长程的局部枸橼酸抗凝(RCA)-CRRT治疗过程中,大量枸橼酸会进入体内,加之患者存在低血压、组织灌注不足、缺氧、多器官功能障碍等情况,尤其在合并肝功能异常时,机体对枸橼酸的清除能力可能也会发生异常,如此很容易导致枸橼酸蓄积,引起低钙血症、代谢性酸碱紊乱等并发症。
　　 那么急性肾衰竭的危重患者体内枸橼酸代谢清除情况是怎样的?在患者进行RCA-CRRT时,枸橼酸的体外透析清除会使得枸橼酸药动学发生怎样的变化?危重患者在实施RCA-CRRT时发生枸橼酸蓄积的风险如何?怎样在危重人群中既有效又安全地开展RCA-CRRT?
　　 基于以上设想,本课题试图联合枸橼酸体内药动学和体外透析清除动力学参数构建枸橼酸药物代谢动力学数学模型,并且通过对急性肾衰竭和急性肾衰竭合并多器官功能障碍患者枸橼酸药动学的研究,初步验证所建立的枸橼酸药物代谢动力学模型,同时探索改变CRRT治疗模式对患者体内枸橼酸水平的影响,以期为今后临床开展枸橼酸抗凝技术提供理论和临床实践依据。
　　 方法:
　　 本研究分为两部分:
　　 1.连续性肾脏替代治疗时枸橼酸代谢动力学数学模型的构建:将体外枸橼酸输注速度、体内枸橼酸药代动力学、体外枸橼酸透析清除动力学等影响枸橼酸血药浓度的参数综合,构建一个服从一室模型、一级消除动力学的枸橼酸代谢动力学模型,定量地描述体内枸橼酸浓度的经时变化。根据以往的枸橼酸药代动力学研究资料,通过模型计算得到研究人群体内枸橼酸浓度.时间预测值变化,将枸橼酸血药浓度.时间预测值变化曲线与研究实际观察到的枸橼酸血药浓度.时间变化曲线比较,验证该数学模型。根据文献报导的肝硬化和非肝硬化患者体内枸橼酸药动学参数,应用该数学模型预测在体内枸橼酸清除率(CLb)为:(1)体内枸橼酸清除率正常:CLb=43L/h;(2)肝功能异常,体内枸橼酸清除率下降:CLb=20L/h;(3)肝衰竭,机体完全不能代谢清除枸橼酸:CLb=0L/h三种情况下进行HFD、CRRT。局部枸橼酸抗凝时患者发生枸橼酸蓄积的风险。预测肝功能异常和肝衰竭患者在实施不同CRRT治疗方案时的体内枸橼酸水平。探索在肝功能异常和肝衰竭人群中安全实施RCA-CRRT的治疗方案。
　　 2.枸橼酸代谢动力学模型在连续性肾脏替代疗法中的初步应用:入选华山医院需要接受RCA-CRRT治疗的危重急性肾衰竭(ARF)和急性肾衰竭合并多脏器功能障碍(MODS)患者。30％枸橼酸钠溶液(1020mmol/L)以2.5mmol/L血流量的滴速从滤器前持续输注。每一例患者分别接受两种CRRT模式治疗。模式一:前稀释CVVH,血流量200ml/min,置换液流量为1L/h。模式二:前稀释CVVH,血流量150 ml/min,置换液流量为6L/h。按经典药代动力学研究方案,定点连续取血,应用HPLC法测定体内枸橼酸浓度,计算体内枸橼酸药物代谢动力学参数。将体内枸橼酸浓度-时间观察值与构建的CRRT时枸橼酸代谢动力学模型预测值比较。分别测定两种CRRT治疗模式下,透析器对枸橼酸的抽提分数(Ecit)和透析器对枸橼酸的清除率(CLf)。比较Ecit和CLf实测值和估计值。
　　 结果:
　　 1.构建的符合单室模型、一级消除动力学的枸橼酸代谢动力学数学模型为:Csys=C(0)·e-[(Clb+Clf)·t/V]+G/(Clb+Clf)×(1-e~-([(Clb+Clf)·t/V]))
　　 2.由模型得到的枸橼酸血药浓度预测值与文献报道的实测浓度拟合理想。
　　 3.根据数学模型推算,三种不同体内枸橼酸清除率的患者均能安全进行RCA-HFD。实施常规RCA-CWH(前稀释)时,体内枸橼酸清除率正常的患者可以很好地耐受;肝功能损害,体内枸橼酸清除率下降的患者,枸橼酸血药浓度较体内枸橼酸清除率正常的患者升高一倍并接近中毒浓度:而肝衰竭患者在短时间内就会发生枸橼酸蓄积。
　　 4.理论上,提高透析器对枸橼酸的抽提分数(Ecit),大部分枸橼酸能通过透析被清除,使得患者体内枸橼酸浓度降低,枸橼酸蓄积风险下降。
　　 5.当抽提分数Ecit＞66％时,枸橼酸稳态血药浓度低于中毒浓度(＜2.5mmol/L),此时肝功能损伤,体内枸橼酸清除率降低的患者在进行RCA-CRRT是安全的,除非患者发生急性肝衰竭;当抽提分数Ecit＞80％,枸橼酸稳态血药浓度将低于1.25mmol/L,远远小于中毒浓度,此时肝衰竭患者也能够安全进行RCA-CRRT。
　　 6.入选的几例危重急性肾衰竭或急性肾衰竭合并多脏器功能障碍患者体内枸橼酸药代动力学显示出很大的个体差异。肝功能损伤、血流动力学不稳定的患者体内枸橼酸水平升高,这类患者可能是进行RCA-CRRT时发生枸橼酸蓄积的高危人群。
　　 7.临床研究初步验证了枸橼酸代谢动力学模型:实际测定的枸橼酸血药浓度和模型预测值拟合良好,重复测定ANOVA检测未发现两者有显著差异。
　　 8.临床研究证实通过调整CRRT治疗参数,提高透析器对枸橼酸的抽提分数(Ecit),能够达到减少体内枸橼酸浓度,降低枸橼酸蓄积风险的目的。
　　 结论:
　　 CRRT时枸橼酸药代动力学数学模型具有两个重要的作用:预测患者在实施局部枸橼酸抗凝时发生枸橼酸蓄积的风险;为体内枸橼酸代谢障碍的患者选择合适的RCA-CRRT方案提供理论依据。临床研究证实调节RCA-CRRT的治疗参数可改变枸橼酸血药浓度,且实测值和理论模型预测值拟合良好,预示未来其在临床RCA-CRRT的应用前景。临床研究发现不同危重急性肾衰竭患者之间体内枸橼酸药代动力学存在显著个体差异,有必要进行国人枸橼酸药代动力学的研究,以降低危重病患者接受RCA时发生枸橼酸蓄积的风险。