Revidovaný Starlingův princip: důsledky pro racionální terapii tekutinami
Jon-Emile S. Kenny
„Jednou zaseté učení zapouští hluboké kořeny a úcta ke starověku ovlivňuje všechny lidi.“
-William Harvey
Použití hyperonkotického albuminu k odběru tekutiny z intersticiálního prostoru proniká do temných zákoutí komunity kritické péče. „Tažení a tlačení“ 25 % albuminu následované furosemidem zůstává poněkud kryptickou legendou – o jeho použití se často mluví potichu, jako by tato zvláštní fyziologie směla být použita jen v těch nejhorších situacích a jen těmi nejuctívanějšími kliniky. Je to fyziologie, které jsem se dovolával při léčbě pacientů s cirhózou – nebo jiných pacientů, u nichž se objevilo mystické stvoření „hypervolemický, ale objemově vyčerpaný“.
Však údaje pro tento postup jsou nejednotné a současné – a brilantní – přehodnocení původního Starlingova principu kapilární filtrace vážně zpochybnilo zdůvodnění tohoto postupu.
Původní
Na konci 19. století si Starling všiml, že izotonický fyziologický roztok vstříknutý do zadní končetiny psa se reabsorbuje, zatímco sérum nikoli. Z toho odvodil, že kapiláry a postkapilární venuly jsou semipermeabilní membrány. Pohyb tekutiny se pak stal soutěží mezi transendoteliálním hydrostatickým tlakem menším než hydrostatický tlak v intersticiálním prostoru ] a rozdílem koloidního osmotického tlaku mezi kapilárou a intersticiálním prostorem . Koloidní osmotický tlak je do značné míry určován albuminem a míra prostupnosti albuminu endotelem se odráží ve Stavermanově osmotickém reflexním koeficientu, který se pohybuje od 0 do 1 . Zbývá nám následující – zjednodušená – rovnice určující čistý tok tekutiny :
Jv = – σ
Přijmeme-li přístup „součtu sil“, lze použít následující názornou analýzu . Všimněte si, že síla podporující filtraci je Pc, zatímco součtovou sílu odporující filtraci lze vyjádřit následující rovnicí
Pco = σ + Pi
obrázek 1A: hydrostatický tlak v kapiláře je znázorněn šikmou hnědou čarou. Součet tlaků protilehlých Pc je Pco, znázorněný přerušovanou červenou čarou uprostřed. Když je Pc vyšší než Pco, dochází k filtraci, když je Pc nižší než Pco, dochází k absorpci. Jedná se o tradiční Starlingův model.
Kapilární filtrační opoziční tlak by měl být intuitivní, neboť pokud se zvýší kapilární koloidní osmotický tlak nebo pokud klesne intersticiální osmotický tlak, tekutina by měla být zadržena v kapiláře. Podobně, pokud tlak v okolí kapiláry stoupá, dochází k odporu filtrace. Pco je na obrázcích 1 & 2 znázorněn přerušovanou červenou čarou; pokud jeho hodnota stoupá, filtrace se brání, zatímco pokud jeho hodnota klesá, filtrace se zvyšuje. Na počátku 20. století bylo Pc poprvé úspěšně změřeno a bylo zjištěno, že na arteriálním konci je zhruba 35-45 mmHg a na venózním konci 12-15 mmHg. V té době nebylo možné současně měřit πi a předpokládalo se, že je poměrně nízká. Podobně se předpokládalo, že σ je 1,0. Na základě uvedených předpokladů se dospělo k závěru, že Pc klesá pod Pco uprostřed kapiláry, a proto na arteriálním konci převažuje filtrace, zatímco na venulárním konci absorpce.
Obrázek 1B & 1C: Hypotetické změny opozičního tlaku. Všimněte si, že Pco může vzrůst v reakci na zvýšení πc nebo Pi nebo na pokles πi. To zvýhodňuje absorpci. Naopak Pco bude sekundárně klesat v důsledku poklesu πc nebo Pi nebo vzestupu πi. To upřednostňuje filtraci.
Revidovaný model
Když však byly k dispozici techniky umožňující měřit všechny Starlingovy síly současně, zjistilo se, že Pco je překvapivě nízké – v důsledku relativně vysokého πi a nízkého Pi tak, že Pc zůstává nad Pco po celou dobu kapiláry; důležité je, že to platí i pro tkáně s nejnižším Pc . Jinými slovy, nedochází k absorpci. To bylo zjištěno u většiny tkání. Z pravidla o absenci absorpce v ustáleném stavu existují pozoruhodné výjimky a mezi tyto tkáně patří střevní sliznice , kůra ledvin a také dřeň. V těchto tkáních se daří udržovat πi na poměrně nízké úrovni, takže dochází k absorpci.
Obrázek 2: Pravidlo neabsorpce . Všimněte si, že k tomu dochází v naprosté většině kapilár. Vysoké πi a nízké Pi snižují Pco tak, že Pc je > Pco v celé kapiláře a převládá filtrace .
Přechodný versus ustálený stav
Absorpci v kapiláře lze pozorovat u tkání, které normálně neabsorbují po celé své délce, když dojde k přechodnému poklesu Pc; během několika minut se však součet sil vrátí k čisté filtraci. Tato skutečnost zdůrazňuje důležitou vazbu mezi Jv , πi a Pi. Když Jv klesá v reakci na pokles Pc, koloidní onkotický tlak intersticia πi s časem stoupá a Pi klesá. V důsledku toho klesá Pco a obnovuje se čistá filtrace přes kapiláru; tento účinek má tendenci se projevit během 30 minut, než je opět dosaženo čisté filtrace. Teoreticky platí i opačný efekt, že přechodný vzestup Pc na okamžik zvýší filtraci, ale v průběhu několika minut se zvýší i Pco – efekt, který vyrovná počáteční vzestup Jv.
Další revize
Důležité je, že i když se použije revidovaný model se současně měřeným „součtem sil“, stále existuje řádový rozdíl mezi předpovídaným lymfatickým průtokem a pozorovaným lymfatickým průtokem. Podle výše uvedeného modelu by předpovídaná filtrace, a tedy aferentní lymfatický odtok měly být vyšší než pozorované hodnoty. Pokud se venulární strana kapiláry v ustáleném stavu nereabsorbuje, kam odchází přebytečný filtrát? Nyní se zdá, že rozdíl koloidního onkotického tlaku, který určuje Jv, již není transendoteliální silou jako takovou, ale spíše intraendoteliální silou. K tomuto poznání došlo v reakci na přítomnost endoteliálního glykokalyxu . EG je síť mukopolysacharidů spojených s proteoglykany a glykosaminoglykany; EG funguje jako kartáčová hranice uvnitř kapilár, která odděluje červené krvinky a další velké proteiny od subendoteliálního povrchu. Ve zdraví může mít EG objem až 1700 ml. Je pravděpodobné, že Stavermanův koeficient osmotického odrazu představuje schopnost této hranice odrážet albumin ze subendoteliálního prostoru. Modifikovaná Starlingova rovnice tedy zní:
Jv = – σ.
Normálně je koloidní onkotický tlak subglykokalyx poměrně nízký, ale tato síla je zcela uvnitř kapiláry, takže Jv přes endotel je funkcí Pc a Pi, zatímco koloidní osmotický rozdíl přes EG jednoduše zpomaluje filtraci. Výše uvedené principy stále platí, pokud jde o přechodné a ustálené účinky, což však zvyšuje možnost, že hyperonkotický účinek albuminu spočívá spíše v pouhé dehydrataci subendoteliálního prostoru a EG než v čerpání významného množství tekutiny z intersticia.
Obrázek 3: Model glykokalyx ukazující filtraci v celé kapiláře, ale s nižší hodnotou v důsledku rozdílu mezi koloidním osmotickým tlakem uvnitř kapiláry , méně nízkého koloidního osmotického tlaku v subglykokalyxovém prostoru.
Důsledky pro praxi
Revidovaný Starlingův-Glykokalyxový model vysvětluje, proč je v mnoha studiích malý rozdíl v hemodynamickém výsledku a infundovaném objemu mezi koloidním a izotonickým krystaloidem. Protože onkotický tlakový rozdíl koloidu je spíše „intraendoteliální“ než „transendoteliální“ silou, snižují se účinky koloidů na expanzi objemu, jak předpokládal tradiční model. Tvrdí se, že čím větší je snížení Pc, tím silnější je argument pro izotonický krystaloid – který „rehydratuje“ EG. Revidovaný model tak obrací naši pozornost na tlakový rozdíl jako klíčový faktor určující kapilární filtraci. Mnoho pacientů na jednotce intenzivní péče má zánět – z různých důvodů. Zánět rozšiřuje prekapilární arterioly, což zvyšuje Pc. Současně zánět mění vlastnosti intersticia – extracelulární matrix mění své vlastnosti, následně se zvyšuje její poddajnost; tím se snižuje Pi a zvyšuje se transendoteliální tlakový rozdíl. Zdánlivě by se léčba otoků měla zaměřit na základní příčinu zánětu. To také naznačuje ochranný mechanismus alfa agonistů, který zužuje arterioly a následně tlumí Pc. Stejně tak udržování nízkého nitrohrudního tlaku by mělo podporovat lymfatickou drenáž do velkých žil .
Výše uvedená fyziologie také zpochybňuje použití hyperonkotického albuminu k odčerpání tekutiny z intersticiálního prostoru, zejména u pacienta se zánětem na JIP . Bolus albuminu zvýší Pc ve prospěch filtrace, nicméně se tvrdí, že hyperonkotický účinek 25% albuminu působí proti filtraci a dokonce způsobuje resorpci. U septických pacientů vedlo 200 ml 20% albuminu ke zvýšení objemu plazmy o 430 ml, přičemž k maximálnímu účinku došlo v prvních 30 minutách. Během této doby došlo ke stejně přechodnému zlepšení oxygenace. Je však docela možné, že zvýšení objemu plazmy bylo způsobeno spíše dehydratací vrstvy EG než nasátím intersticiální tekutiny. Kromě toho může přechodné zlepšení oxygenace odrážet zlepšení dodávky kyslíku do tkání s následným zvýšením smíšené žilní saturace kyslíkem a také snížení perfuze mrtvého prostoru. Důležité je, že studie FADE by měla lépe rozšířit naše znalosti v této oblasti, ale pokud se albumin-furosemid neukáže jako přínosný, může se potvrdit, že mnozí z nás, včetně mě, trpěli „koloidním bludem“.
Best,
JE
.