Náhrada funkce ledvin

Ledviny zajišťují správné a poměrně stálé složení vnitřního prostředí. Starají se o to, aby v organizmu bylo optimální množství vody, různých minerálů, kyselých a zásaditých látek, vylučují zplodiny látkové přeměny. Pro plnění svých úkolů jsou vybaveny mnoha funkcemi. Při průtoku ledvinami se krev filtruje v glomerulech neboli klubíčkách (viz Vesmír 78, 193, 1999/4), látky z cév přestupují do tubulárního systému ledvin. Hnací silou pro přestup přes glomerulární membránu je tlakový rozdíl mezi krví v kapilárách glomerulů a tekutinou v tubulech. Přestup látek přes glomerulární membránu je limitován jejich velikostí. Proto krevní elementy (červené a bílé krvinky, krevní destičky) a většina bílkovin membránou neprocházejí a zůstávají v krvi. Tekutina, která již glomerulární membránou prošla (primární moč), se v tubulech mění tím, že některé látky se z ní zpětně vstřebávají do organizmu (voda se vstřebává z více než 98 %), zatímco jiné jsou v tubulech do primární moče přidávány. Tak vzniká definitivní moč, jejímž prostřednictvím ledviny zbavují organizmus vody, zplodin metabolizmu, minerálů (sodíku, draslíku) a dalších látek. Kromě vylučovací funkce mají ledviny funkce endokrinní a metabolické. Vytvářejí hormon erytropoetin, který je nezbytný pro tvorbu krve. Další z ledvinných hormonů, renin, reguluje krevní tlak a objem krve v cévách. V ledvinách se odbourává inzulin, na němž závisí metabolizmus cukrů a růstový hormon. Aktivní forma vitaminu D, pro jejíž vznik jsou ledviny nutné, ovlivňuje metabolizmus fosfátů a vápníku, a tím nejen složení kostí, ale i mnoha dalších tkání a orgánů.

Hemodialýza

Hemodialýzou (obrázek a obrázek) se krev očišťuje mimo tělo nemocného. Nejdůležitějšími zařízeními jsou dialyzátor, dialyzační monitor a systém hadic. Krev poháněná pumpou přitéká hadicemi z nemocného do dialyzátoru, kde se očišťuje a odkud se jinými hadicemi vrací zpátky do krevního oběhu. Opačným směrem než krev protéká dialyzační roztok, který je po průchodu dialyzátorem odváděn do odpadu. Také dialyzační roztok je poháněn pumpou. K účinnému očišťování je třeba, aby po celou několikahodinovou proceduru do dialyzátoru přitékalo a zase se nemocnému vracelo zhruba 200–350 ml krve za minutu. To nelze zajistit z obvyklého žilního vpichu, a proto se pacientům chirurgicky vytváří na předloktí spojka mezi tepnou a žílou (arteriovenózní fistule). Do ní je možno napichovat dialyzační jehly i po mnoho let. Další možností (na omezenou dobu léčení) jsou katétry zavedené do žil s velkým průtokem. Využívá se žíla hrdelní, podklíčková nebo stehenní. Aby se krev po kontaktu s umělými materiály mimotělního oběhu dialýzy nesrazila, podávají se látky bránící srážení. Dialyzační roztok přitéká a odtéká většinou rychlostí kolem 500 ml/min. Připravuje se z vody a koncentrátu tak, že svým minerálovým složením přibližně odpovídá normální mimobuněčné tekutině. Složení dialyzačního roztoku má velký význam pro účinnost očišťování krve a dosažení vhodného složení pacientových tělesných tekutin. V běžném životě vypijeme asi 2 litry tekutin denně. Pokud voda obsahuje kontaminující látky, dostanou se do krve pouze tehdy, jsou-li vstřebány v trávicím traktu. Krev dialyzovaných pacientů je však v průběhu jedné procedury při průtoku dialyzačního roztoku vystavena v dialyzátoru působení přibližně 120 litrů vody, z nichž se kontaminující látky s malou molekulou dostávají do krve jako při nitrožilní injekci. Voda k dialýze musí být proto speciálně upravována.

Podobně jako u jiných léčebných postupů musí být i při hemodialýze podána odpovídající léčebná dávka. Ta není pro všechny stejná. Stanoví se podle potíží nemocného, z projevů postižení orgánů a tkání typických pro ledvinné selhání, z hodnot krevního tlaku, z odhadu množství vody v organizmu nemocného, stavu výživy a laboratorních ukazatelů. Poznatky o nutné dávce dialýzy se stále vyvíjejí a upravují.

Hemofiltrace a hemodiafiltrace

Zatímco hemodialýza užívá k odstraňování látek především difuzi a jen v menší míře filtraci, v našich vlastních ledvinách se uplatňuje princip filtrace. Jedním z běžných požadavků při léčbě selhání ledvin je odstranit z organizmu nadbytečnou vodu. Pokud se velké objemy vody odstraňují hemodialýzou, trpí nemocní často poklesem krevního tlaku. Když se v experimentu při dialýze vyřadí difuze a látky se odstraňují jen filtrací, pokles tlaku je méně častý. Na podkladě těchto skutečností byla vypracována další mimotělní náhrada ledvinné funkce.

• Hemofiltrace. Do hemofiltru přitéká jen krev (nikoli dialyzační roztok). Přechod látek přes membránu se děje výhradně filtrací. Aby očišťování krve bylo dost účinné, i když chybí difuzní složka, musí být množství filtrované tekutiny dostatečně velké (asi 30 litrů při jedné proceduře). Objem odfiltrované tekutiny se nemocnému nahradí speciálním sterilním roztokem. K výměně velkého objemu tekutiny při hemofiltraci je třeba membrán o velké propustnosti, které potom odstraňují i látky o větší molekulové hmotnosti. Přesto je u hemofiltrace odstraňování nízkomolekulárních látek menší než při hemodialýze.
• Hemodiafiltrace. Jde o určitou kombinaci hemodialýzy a hemofiltrace. K očišťování krve užívá difuzi, zajišťující účinné odstraňování nízkomolekulárních látek, a filtraci (jejíž objem se pohybuje mezi hemodialýzou a hemofiltrací), která odstraňuje i látky o větší molekule.

Hemofiltrací a hemodiafiltrací je léčen nepoměrně menší počet nemocných než hemodialýzou. Jsou finančně náročnější, krom toho se čeká, zda velké klinické studie potvrdí, že tyto metody skutečně snižují nemocnost i úmrtnost.

Kontinuální mimotělní metody nahrazující funkci ledvin

Při selhání ledvin se v těle hromadí látky, které nemocné ledviny nejsou schopny vyloučit. Nemocný je napojen na některou ze zmíněných metod a je jí léčen např. 4 hodiny, po které se vnitřní prostředí rychle zlepšuje. Po odpojení z přístroje se však opět rychle zhorší. Pak je nemocný např. za 2 dny znovu napojen na přístroj a cyklus se opakuje. Tyto rychlé výkyvy vnitřního prostředí jsou nefyziologické a organizmu neprospívají. Naše vlastní ledviny přece pracují kontinuálně.

Proto existují i hemodialýza, hemofiltrace a hemodiafiltrace v kontinuální podobě. Používají se u nemocných s akutním selháním ledvin, kteří jsou ve velmi těžkém stavu a velice citlivě reagují na rychlé změny vnitřního prostředí. Kontinuální léčba trvá zpravidla několik dní. Účinnost kontinuálních metod je na časovou jednotku nižší než účinnost metod přerušovaných, což se však kompenzuje dobou provádění.

Některé z metod se uskutečňují bez přístrojů. Není k nim potřeba ani krevní pumpa, protože krev se získává z tepny nemocného a vrací se do žíly. Rozdílný tlak v tepenném a žilním řečišti zajišťuje, že krev teče do dialyzátoru nebo filtru, kde se očišťuje. Jiné kontinuální metody vyžadují monitory.

Peritoneální dialýza

Při peritoneální dialýze je membránou očišťující krev pacientovo peritoneum (pobřišnice). Do břišní dutiny se katétrem napouští sterilní dialyzační roztok, který se v různých intervalech obměňuje (obrázek). Podobně jako při hemodialýze přecházejí látky z kapilár pobřišnice do dialyzačního roztoku, popřípadě opačným směrem (na podkladě koncentračních gradientů). Filtrace s odstraňováním tekutiny z nemocného se zajišťuje tím, že součástí dialyzačních roztoků je osmotické činidlo (glukóza), které vodu z krevního oběhu nemocného nasává do břišní dutiny, odkud je pak vypuštěna (obrázek c). Pobřišnice propouští látky o větší molekulové hmotnosti než konvenční hemodialyzační membrána. Dokonce propouští významné množství bílkovin, což může působit příznivě (odstraní se toxiny vázané na bílkoviny), ale i nepříznivě (ochudí to výživu nemocných). Peritoneální dialýza je prováděna v několika formách.

• Kontinuální ambulantní peritoneální dialýza (CAPD). Nemocný je léčen nepřetržitě, bez přestávky má v břiše dialyzační roztok, který si po zacvičení sám doma napouští a vypouští, obvykle 4–5krát denně v množství mezi 2–3 litry na jednu výměnu. Nemocný nepotřebuje žádný přístroj, dialyzační roztok se napouští a vypouští s využitím gravitace.
• Automatizovaná peritoneální dialýza (APD) prováděná programovatelnými přístroji, cyklery. Ty umožňují rychlejší a častější výměnu dialyzačního roztoku, a tím zvýšení účinnosti. Jednou z forem APD je kontinuální cyklická peritoneální dialýza (CCPD). Přes den má nemocný břišní dutinu trvale napuštěnou dialyzačním roztokem a výměnami se nezatěžuje. Sérii rychlých výměn provede pomocí cykleru v průběhu noci.

Předpokladem úspěchu je opět dostatečná dávka dialýzy. U peritoneální dialýzy je také problém bioinkompatibility. Týká se vlastností dialyzačního roztoku, který například svým nízkým pH, vysokou osmolaritou a vysokou koncentrací glukózy může poškozovat pobřišnici, např. snižovat její transportní schopnosti nebo obranyschopnost proti infekci. Krom toho je glukóza resorbována do krve a negativně ovlivňuje metabolizmus cukrů i tuků. Zkoušejí se roztoky, kde není osmotickým činidlem glukóza, ale například její vysokomolekulární polymery. Hlavním problémem při peritoneální dialýze jsou záněty pobřišnice, způsobené bakteriemi, které se z vnějšího prostředí dostanou systémem hadic do břišní dutiny. Výskyt zánětů se v posledních letech snížil díky pokroku ve spojovacích technologiích.

Volba metody

Při rozhodování, zda se má nemocný dlouhodobě léčit mimotělními metodami, nebo peritoneální dialýzou, bereme v úvahu důvody medicínské, sociální i ekonomické. Mimotělní náhrady ledvinných funkcí nejsou vhodné pro nemocné, jimž nelze založit cévní přístup k získávání krve, pro pacienty s problémy při podávání protisrážlivých látek či pro ty, kteří mají nestabilní krevní oběh. Naopak u nemocných se srůsty v břiše po předchozích operacích či zánětech nebo u nemocných trpících kýlami s peritoneální dialýzou neuspějeme, můžeme jim však nabídnout mimotělní metody. Někteří pacienti dávají přednost mimotělním přerušovaným metodám, protože léčbu podstupují v dialyzačních střediskách např. třikrát týdně a v ostatní dny „mají volno“. Jiní naopak tvrdí, že ambulantní peritoneální dialýza jim dává více volnosti, protože nejsou vázáni na přístroj a mohou se léčit doma.

Transplantace ledvin

Při transplantaci se jedna ledvina z vhodného mrtvého či živého dárce ukládá do malé pánve, kde se její cévy napojí na pánevní tepnu a žílu příjemce. Močovod transplantované ledviny se přišívá k močovému měchýři. Úspěšně transplantovaná ledvina nahrazuje v plné míře všechny ledvinné funkce. Poskytuje nepochybně dokonalejší náhradu ledvinných funkcí, a přitom je levnější. Transplantace není chirurgickým problémem, ale zůstává problémem imunologickým. Organizmus příjemce vyvíjí obrannou reakci proti každé transplantované ledvině (není-li dárcem pacientovo jednovaječné dvojče). Obranná reakce se překonává imunosupresivy, léky, které oslabují imunitu příjemce a tím obrannou reakci zmenšují. Nežádoucími účinky imunosupresiv je např. zvýšení náchylnosti k infekci a k některým zhoubným nádorům.

Transplantaci nelze užít u všech nemocných s chronickým selháním ledvin. Jednak je nedostatek vhodných dárců, jednak v dialyzačních programech přibývá starých a zdravotně komplikovaných jedinců, pro něž transplantace není vhodná. V naprosté většině se ledviny transplantují nemocným, kteří předtím byli léčeni dialýzou. Po selhání funkce transplantované ledviny se nemocní obvykle vracejí do dialyzačního léčení. Transplantační a dialyzační léčba spolu nesoupeří, ale navzájem se v péči o nemocné s chronickým selháním ledvin doplňují.

Nové koncepce náhrady funkce ledvin

Popsané metody jsou perspektivní pro náhradu funkce ledvin na řadu let. Trvale se pracuje na jejich zdokonalování. Zároveň se studují možnosti nových postupů, při jejichž rozvoji se uplatňuje molekulární biologie. Dosavadní umělé náhrady funkce ledvin nenahrazují metabolicko-endokrinní funkce ledvinných tubulů. Nedávno však byla vypracována metodika, jak buňky savčích ledvinných tubulů izolovat a pěstovat ve tkáňových kulturách. Těmito živými tubulárními buňkami se podařilo pokrýt filtr z umělého materiálu. Zařízení se zatím testuje na psech. Dosud se nepodařilo vyrobit filtr tak, aby se na něm nesrážela krev. Zdá se však, že jej bude možno pokrýt endoteliálními buňkami, které vystýlají naše cévy (na nich se krev nesráží). Existují již umělé buňky, které obsahují nepatogenní mikroorganizmy upravené genetickým inženýrstvím. Tyto mikroorganizmy dovedou účinně odstraňovat některé metabolity hromadící se v organizmu při porušené funkci ledvin. Když byly zmiňované umělé buňky přidány do potravy krysám s poruchou ledvinných funkcí, koncentrace příslušných zplodin metabolizmu poklesly na normál a pokusná zvířata přežívala déle. Budoucnost ukáže, jak se nové postupy uplatní v klinické praxi.