NEFROLOCIA. Vol. XIV. Núm. 3. 1994 Valoración de la movilización de aluminio mediante el uso de hemoperfusión con desferrioxamina incorporada al carbón activado G. Acuña, W. Douthat, J. L. Fernández Martín, S. Braga* y J. B. Cannata Unidad Metabolismo Oseo y Mineral. `Servicio de Bioquímica. Hospital Central de Asturias. Universidad de Oviedo, Asturias RESUMEN L a administración de desferrioxamina a los pacientes de hemodiálisis i n t o x i c a d o s con aluminio, si bien necesaria para movilizar el metal, puede ir acompañada de efectos indeseables. El uso de un cartucho de hemoperfusión con la droga incorporada al carbón activado evitaría la administración de la desferrioxamina a la vez que podría ser capaz de desplazar el aluminio unido a las proteínas plasmáticas. En este estudio se valoró la movilización de aluminio plasmático con este tipo de cartuchos, simulando una hemoperfusión en la que se utilizó plasma bovino. L o s resultados obtenidos demuestran que, en las condiciones «in vitro>> del e s t u d i o , el cartucho fue incapaz de extraer aluminio desde el plasma; por el contrario, la concentración de aluminio aumentó en forma significativa después de c a d a hemoperfusión. La cantidad de aluminio que se encontró en el cartucho analizado, y el hecho de que no hubiera cambios significativos en la concentración de aluminio plasmático cuando se realizó hemoperfusión sin utilizar el cartucho, s u g i e r e n que el cartucho podría liberar aluminio, que sería atraído por la alta afinidad que por él poseen las proteínas plasmáticas. P a l a b r a s clave: Agentes quelantes. Aluminio. Carbón activado. Desferrioxamina. Hemoperfusión. A L U M I N I U M REMOVAL WITH A HAEMOPERFUSION COLUMN CONTAINING DESFERRIOXAMINE SUMMARY D e s f e r r i o x a m i n e (DFO) has been shown to be useful in the treatment of aluminium toxicity. However this compound is not free of toxic effects. The use of a haemoperfusion column contaaining desferrioxamine trapped in the cartridge looks theorically atractive as it would be unnecessary to infuse DFO into patients to remove aluminium. Recibido: 15-XII-93. En versión definitiva: 23-I-94. Aceptado: 25-II-94. Correspondencia: Dr. J.B. Cannata Andía Unidad Metabolismo Oseo y mineral. Hospital Central de Asturias. Apdo. 243. 33080 Oviedo. España. 308 HEMOPERFUSION-DFO PARA MOVILIZACION DE ALUMINIO In the present study we evaluated the aluminium removal using this device. We simulated a dialysis perfusing the haemoperfusion column containing DFO with p l a s m a in biological conditions (37º C, pH 7.38-7.40) with a known concentration of aluminium using two different flows (60 and 120 ml/min). We also carried out a blank experiment with the same flows and time of recirculation with no cartridge. Serum aluminium was measured before and after 30, 60, 90 and 105 minutes of recirculation. T h e results show that the serum aluminium did not decrease using the h a e m o p e r f u s i o n column containing DFO. On the contrary, the final serum a l u m i n i u m increased in all the experiments (n = 8) and there was no change in the blank experiment (n = 3). The aluminium content of the cartridge was investigated finding 69 1.76 ug/g of aluminium. Our results demonstrated this haemoperfusion column containing DFO did nof extract aluminium from plasma. On the contrary it seems to release aluminium probably due to the its high aluminium content and to the high affinity of plasma proteins for aluminium. K e y words: Desferroxiamine, Aluminium, Hemoperfusion. Introducción La intoxicación por aluminio en pacientes con insuficiencia renal crónica ha llevado en los últimos años a la búsqueda de pautas terapéuticas que permitan eliminar este elemento tóxico del organismo. Desde que Ackrill describió en 1980 la utilización de la desferroxamina (DFO) como quelante del aluminio 1, la mejoría experimentada por los pacientes tratados con esta droga ha sido notable, como lo demuestran los diversos trabajos aparecidos en la literatura 1-7. Sin embargo, su administración no está exenta de riesgos y se han descrito efectos adversos del fármaco8-12, por lo que antes de iniciar un tratamiento es necesario determinar con seguridad qué pacientes se verán beneficiados por la utilización de DFO. Para lograr disminuir los efectos adversos de la terapia con DFO se han diseñado varias estrategias, que incluyen la utilización de la dosis menor efectiva 2, cambios en su pauta de administración 13, así co, mo aumentar la eliminación del complejo DFO-aluminio usando membranas de alta permeabilidad 14-16 u otras técnicas de diálisis, como la Paired Dialysis Filtration (PFD)13. En un intento de eliminar más eficazmente el complejo DFO-aluminio se han desarrollado y utilizado sistemas de hemoperfusión que han basado su efectividad en la capacidad que tendría el carbón activado de unirse al complejo DFO-aluminio y que, tras ser utilizados en serie con los hemodializadores, permitirían incrementar la cantidad de aluminio eliminado por una diálisis común 17-24. Sin embargo, todas las variantes necesitan de la administración de DFO para movilizar el aluminio de los tejidos y desplazar al que se encuentra unido a la transferrina16,18. Actualmente se ha desarrollado un nuevo sistema de hemoperfusión con el cual, a diferencia de los anteriores, la DFO no debería ser administrada al paciente, ya que se encuentra retenida en el interior del hemoperfusor atrapada por un polímero de hidrogelheparina que cubre al carbón activado. Por tanto, el objetivo de este estudio fue valorar in vitro la capacidad que tienen los cartuchos con DFO incorporada para extraer aluminio del plasma, utilizando un modelo experimental con plasma bovino. Material y métodos S e utilizaron 11 cartuchos Clark AI/Fe Specific? con DFO incorporada. Los mismos, antes de ser utilizados, se lavaron con 1 a 1,5 litros de solución fisiológica conteniendo 5.000 unidades/l de heparina sódica. Si bien en este estudio in vitro la esterilización no era necesaria, dos cartuchos fueron esterilizados en autoclave a 121 ºC durante 30 minutos con calor húmedo, según las pautas aconsejadas por el fabricante, con objeto de valorar si este procedimiento inducía algún cambio en el rendimiento del cartucho. Se utilizó sangre de vaca, obtenida mediante punción yugular y anticoagulada con heparina sódica a dosis de 20 unidades/ml. La sangre fue transferida a bolsas de transfusión y centrifugada a 900 G durante 10 minutos para separar el plasma. Este último se conservó en nevera a 4 º C . Durante los experimentos 309 G. ACUÑA y cols. se elevó su temperatura, manteniéndola entre 35 y 37 ºC, mediante la utilización de un baño termostatizado. Durante el estudio se midió el pH plasmático, que presentó oscilaciones espontáneas entre 7,38 y 7,40. La concentración de aluminio plasmático se incrementó mediante la adición de 150 µg/l de aluminio, obtenido de una solución estándar de aluminio de 1 g/l (AI(NO3)3 en HNO3 al 5 %.. El estudio se llevó a cabo en dos etapas. recipiente con Primera etapa: Estudio de las variaciones en la concentración de aluminio plasmático durante experimentos de paso único Se perfundió un litro de plasma a través del cartucho utilizando un flujo de 100 mI/min durante 10 minutos. Tras la perfusión, el plasma fue recogido en un recipiente colector (fig. 1). F i g . 2.-Esquema de la hemoperfusión experimental, con recirculación de plasma intoxicado con aluminio durante 105 minutos a 60 y 720 ml/min. El recuadro pequeño corresponde al diseño del . e x p e r i m e n t o blanco. recipiente colector reci iente inic P al Fig. 1.-Esquema del experimento de paso único. Se determinó la concentración de aluminio en plasma antes de la perfusión (aluminio basal) y al final de la misma (aluminio final). Además, a los 3, 6 y 9 minutos se obtuvieron muestras para la cuantificación de aluminio de la tubuladura situada de forma d i s t a l al cartucho. El experimento se repitió dos veces, utilizando un nuevo cartucho en cada ocasión. Segunda etapa: Estudio de las variaciones en la concentración de aluminio plasmático durante experimentos de recirculación Con objeto de simular una hemoperfusión, se perfundió 1 litro de plasma a través de un circuito cerra310 do, tal cual se esquematiza en la figura 2. El plasma procedente del recipiente colector se bombeó hacia el cartucho por una «vía arterial» para, después de perfundirlo en sentido ascendente, volver al recipiente por una «vía venosa». El plasma fue impulsado por una bomba peristáltica tipo BelIco® BL 759 B ubicada proximalmente al cartucho durante 105 minutos. Durante este período, el litro de plasma perfundió el cartucho un número de veces similar al que circularía el volumen plasmático total de un paciente en una hemodiálisis-hemoperfusión de cuatro horas de duración. El experimento se repitió 8 veces, y se utilizó un nuevo cartucho en cada ocasión; 4 de los experimentos se realizaron con una velocidad de flujo de 60 mI/min y los otros 4 con una velocidad de 120 mI/min. Se midieron las concentraciones de aluminio y hierro (Fe) en el plasma del recipiente antes de comenzar y al finalizar cada experiencia. Además, a los 30, 60 y 90 minutos se obtuvieron muestras de la «vía venosa» para determinar aluminio. El plasma con aluminio fue reutilizado en cada nuevo experimento. Para descartar posibles contaminaciones y como control, se realizaron tres experimentos «blanco» en tres sesiones de recirculación a 120 mI/min sin interponer el cartucho en el circuito (fig. 2). Los mismos se realizaron después del octavo experimento con cartucho. Con objeto de conocer la concentración de aluminio del carbón activado se determinó el aluminio de una muestra de 0,500 g de carbón activado proven i e n t e de un cartucho no utilizado que contenía 9,970 g de carbón. La muestra de carbón activado se HEMOPERFUSION-DFO PARA MOVILIZACION DE ALUMINIO colocó en un reactor de teflón a alta presión con 5 ml de ácido sulfúrico al 40 % (calidad reactivo a n a l í t i c o Merck) y se mantuvo en estufa a 100 ºC durante 5 horas. Mediante este procedimiento, el ácido sulfúrico extrae el aluminio del carbón. El líquido obtenido se llevó a 100 ml con agua ultrapura. Se realizó un blanco con el mismo procedimiento, pero sin añadir la muestra de carbón. El aluminio fue cuantificado tanto en plasma como en esta solución mediante espectrometría de absorción atómica con horno de grafito utilizando un espectrómetro modelo Zeeman-3030, horno de grafito modelo HGA-600, muestreador automático modelo AS-60, todos Perkin Elmer®. Durante la extracción y el procesamiento de las muestras se tomaron todas las precauciones para evitar la contaminación de las mismas con métodos anteriormente descritos19. Las determinaciones de Fe plasmático, la capacidad total de fijación de la transferrina y el porcentaje de saturación de la misma fueron realizadas con métodos colorimétricos estándar. Las dos etapas del est u d i o fueron realizadas una a continuación de la otra, con una duración total de 9 días. Los cálculos estadísticos fueron realizados mediante la «t» de Student para datos emparejados y poblaciones independientes con un soporte informático Systat 5.2 para Macintosh. 0 15 30 45 60 75 so 105 120 Tiempo en minutos mento previo. Este incremento fue debido a que el plasma fue reutilizado y la ganancia de aluminio del mismo fue incrementando la concentración de aluminio (tabla I). Para evitar concentraciones de aluminio superiores a 350 ug/l, al final del segundo y del s é p t i m o experimento el plasma utilizado se diluyó con plasma fresco sin aluminio (tabla I). Resultados En los dos experimentos de paso único la concentración de aluminio del plasma aumentó tras su paso por el cartucho: aluminio inicial, 108,9 k 15,27 pg/l; aluminio final, 140,4 f 5,09 pg/l (NS). En los experimentos de recirculación, el aluminio plasmático se incrementó progresivamente a lo largo de cada uno. Con flujos de 60 ml/min, la media de concentración de aluminio al final fue significativamente superior a la media de la concentración de a l u m i n i o al inicio: 270,2 f 53,9 ,us/l VS. 235,7 i 47,5 ~g/l (p = 0,003) (fig. 3). Con flujos de 120 ml/min, las diferencias entre aluminio inicial y final también fuer o n significativas: aluminio inicial, 155,6 f 27,4 ~g/l, VS. aluminio final, 191,7 ?r 21,5 pg/I (p = 0,007) (fig. 3). En los experimentos blanco, en los que no se utilizó cartucho, las medias de las concentraciones iniciales y finales de aluminio en plasma no variaron de f o r m a significativa: aluminio inicial, 164,6 f 2,7 ug/l VS. aluminio final, 164.7 f 3,5 ug/l (NS) (fig. 3). Como puede observarse en las figuras 4a y 4b, en las que se numeran y detallan los experimentos, la concentración de aluminio inicial en cada uno de ellos fue superior a la cifra encontrada en el experi- Tabla I. Concentración de aluminio plasmático inicial y final Número del Concentración Concentración de Al inicial de Al final experimento Wl) (Pdl) 120 ml/min. 1.º 2.º 3.º 8.º* 4.º 5.º 6.º 7.º* 132,9 186,O 147,9 126,6 191,4 207,3 246,3 298,0 182,4 216,3 176,4 154,8 214,8 244,8 281,l 340,O 60 ml/min. * Cartucho esterilizado. Los dos últimos experimentos se realizaron con los dos cartuchos previamente esterilizados. El aumento de aluminio plasmático fue similar al observado en los experimentos en los que los cartuchos no fueron esterilizados (tabla I). La extracción de aluminio del carbón activado del cartucho fue de 691,76 ug/g. La extracción de alumin i o en el experimento «blanco» fue despreciable ( <10 ug g acuña y cols los valores de fe plasmático la capacidad fijación total transferrina estuvieron dentro normales para bovinos no hubo variaciones significativas tras hemoperfusión tabla il flujo: 60 mlhin ii medias desviaciones estándar concentración hierro porcentaje saturación flujo ml min 120 pre-hemoperfusión 93 3 k 2 l 95 i 1 5 34 f post-hemoperfusión 8 7 33 9 0 dl p o r c e n t aee d j discusión aunque intoxicación por aluminio sigue siendo un problema importante pacientes en diálisis que padecen está disminuyendo gracias al eficaz control las fuentes exposición 26 cuando es necesario tratar a intoxicados con este metal nos enfrentamos importantes limitaciones debido transferencia durante limitada formación complejos aluminio-proteínas plasmáticas alto peso molecular lo tanto ultrafiltrables hecho solamente 10 del ultrafiltrable dializable motivo obtención gradientes permitan una entre el baño son difíciles conseguir aun elevaciones sérico éstos resultan escasos clínicamente irrelevantes 6 administración dfo moviliza se encuentra tejidos también unido proteínas formando complejo dfo-aluminio bajo ultrafiltrable2 28 esta manera supera ese obtenidos plasma permiten aceptable eliminación cada sin embargo uso tiene efectos secundarios8-12 además elimina totalmente primera después quelante 29 permaneciendo paciente aluminemias suficientemente elevadas como permitir potencial redistribución hacia parénquimas 312 figs 4 4b -concentraciones os 105 minutos recirculación curva representa experimento nuevo podría afectar12 estas razones últimos años ha tratado disminuir mínimo dosis utilizada2 sacar máximo partido distintas técnicas disponibles objeto poder eliminar mayores cantidades intento aumentar tratados han utilizado membranas alta permeabilidad resultados contradictorios mientras hay autores encuentran mayor cuprofán 16 30 otros diferencias 31 nosotros hemos encontrado utilizando logran otra forma utilizar posee carbón activado absorberlo 22 usando sistema serie dializador cartucho puede cantidad si utiliza dializador22 relación costos beneficios hace técnica reserve algu- hemoperfusion-dfo movilizacion casos sintomática pequeñas favor más rápida estarían justificadas 18 cualquier sea cual usada hasta ahora todas precisado ve expuesto adversos desarrollo cartuchos quelantes contienen activa su interior ya sean fibra hueca activado32 estudio hemoperfusor contiene atrapada malla hidrogel heparina recubre tendría ventaja fundamental exceso necesidad administrar fármaco evitando así secundarios eficacia dependería extraer libre otras elevado dado sólo fuese capaz pequeña fracción habitualmente suero esto ofrecería ninguna comparado tipo membrana realizado in vitro pero simulando pudimos demostrar utilizados eliminaran contrario observó increm significativo media s m á final inicial teniendo cuenta ningún camb experimentos blanco contenían circuito único analizado poseía especular transportan liberan éste sino paso serían capaces mismo probablemente estudios previos realizados valorado soluciones acuosas igual trabajos estaba sí solución acuosa perfundía ejemplo diálisis-hemoperfusión emplean unión consigue aclaramiento b v í vivo razón valorar desarrollada debe tenerse siempre modelo sería extrapolable 90 bovino representaría alternativa válida humano dadas sus similitudes utilización último posible sangre podríamos disponer aquella utilizada banco porque extrae citrato deberían donantes específicamente volúmenes heparinizada éticamente inaceptable tratamiento aguas domiciliaria composición menor según fabricante todos estudiados fueron agua atravesaba demostrando desprender tales recomiendan estos filtros coloquen proximalmente ósmosis inversa 35 explicar falta valorados plantear escaso tiempo residencia parece insuficiente desplace presencia sobre todo normal suficiente éstas extraigan desde bien contacto mitad caso flujos comparados primer número pasos través doble explicaría correlación incremento procesos polimerización construir esterilización afectan actividad datos recordarse ácido trihidroxámico ser hidratado perder temperatura ambiente verse afectada estabilidad altas temperaturas requiere descarta haya podido formar existe posibilidad contenida pueda haberse visto disminuida variación observada impidiendo 313 refiere publicados fue valorada métodos indirectos válidos medida antes períodos variables llegar conocer ni calcular eliminada mejoría parámetros hematológicos referidos dichos preliminares pueden obtenerse hemodiálisis convencional adecuada resumen hemoperfusores poseen incorporada hidrogel-heparina demostraron incrementó significativa recirculó aumento deberse liberación contenido atraído afinidad algunas ello concepción características atractiva gran utilidad alumínica evitaría intravenosa intramuscular trabajo hacen necesaria realización ensayos agradecimientos dr fernando san román centro u principado asturias é manuel ramos romero colaboración recibido subvención parcial fis 0239 ó ñ z toledo instituto cooperación 1993 1994 bibliografía ackrill ralston aj day jp hodge kc: successful removal of aluminium from patients with dialysis encephalopathy the lancet 2:692-693 1980 dav ip: use desferrioxamine dialvsisa disease contrib nephrol ed basel karge vol 102 pp 125-134 pj: role h int :s104-s107 1986 milne fj sharfe bell meyers am: effect low water and on outcome clin 20:202-207 1983 rodríguez coleman ross llach f: x hemodialysis aluminum-associated bone kidney 35:1371-1378 1989 collarts wens smeyers-verbeeke van dratwa verbeelen d: improvement anemia w deferoxamine aluminuminduced 24:237-241 1985 nebeker hg ótt sm endres db alfrey ac slatopolsky ea coburn iw sherrard di: histoloaic to aluminum-related :1344- 1350 1987 cases kelly sabater torras griñó mc lópez-pedret revert l: ocular auditory toxicity receiving nephron 56:19-23 1990 bolaert jr landuyt hw valcke yj: iron yersinia enterocolitica pseudotub bacteraemia infect dis 156:3843 fenves az jw: therapy patients: report an international registry am dec 660-667 1991 11 dantal rossazza abazza nivet h: after single dose 46:21 1-21 12 carley sorkin mi: exacerbation encephal treatment dial 4:11 o-114 13 douthat fernández martín mouzo cago cannata : diferentes formas administráción abst nefrología :102 1992 14 aarseth hp ganss r: chelated during using polysulfone high-flux dialysers transplant 5:942-944 15 surian colussi poggio minoia salvadeo a: induced aluminum comparison different membranes en: other elements renal taylor bailliere tindall london 203-208 jb: alumínica: movilización :119- 122 17 weerts lewis-finch windus e: mesylate-chelated charcoal :308-311 chang tms barre p: by coated haemoperfusion 2:1051- 1053 luciani rovelli colleoni benucci amico g: combined haemodialysis versus standard intravenous infusion overloaded 209-211 20 dm haese pc lamberts lv lemoniatou panagiotis nd broe me: aluminoxamine hemoperfusion 41:1400-1407 21 uccarthy jt milliner ds schmidt df schniepp bj kurtz sb johnson wj: hemoperi remove 34:804-808 1988 fellström wikström b: hemofiltration uremic 51:3325-329 314 23 rm: removal: an69-s membrane 24 25 cuprophane filter suppl :s-171 weiss lg: clinical aspects applications scand urol 8:1-64 jb reguera alvarez mr soto cuesta noval vallina sanz medel metodológicas recogida almacenamiento muestras determinación 3:35-39 desferrioxamina diagnóstico fa :295-301 pérez parajón gonzález critical appraisal speciation serum ultrafiltration trace elem med :41-46 alonso ji lópez garcía high performance liquid chromatography methods for studying protein binding human absence presence clinica chimica acta 189:69-80 canavese gurioli amicone cardelli caligaris bongierno arnaud matiello marchiori m: kinetics 27 32 feroxamine chelates 60:41 1-41 molitoris ba ps miller nl: rapid - dialyzers 34:98-101 muirhead hollomby dj leung fy cok hemodialysis: dialyzer 8:51-55 anthone anbrus cm kohli stadler vladutui chelating cartridge jasn :331 kolb fisiologia veterinaria acribia 1:434-451 jourdan jl maingourd meguin martin moulier m-c: libération possible partir des filtres charbon actif utilisés pour hémodialyse domicile néphrologie 4:153-156 delavaud pineau allard removing activated carbon :44-47 315