Aluminium in chronic renal replacement therapy patients undergoing haemodialysis in two renal units in Bogotá

Omayda Cárdenas¹, Omar Segura^1,5, William Puentes², Mauricio Sanabria³, Gerardo Nava¹ y Rubén Torrenegra⁴

1 Instituto Nacional de Salud, Bogotá, D.C., Colombia. ocardenas@ins.gov.co, gnavat@ins.gov.co
2 AGAT Laboratorios, Montreal, Canadá. william30s@hotmail.com
3 Renal Therapy Services Limitada, Baxter, Bogotá, D.C., Colombia. mauricio_sanbria@baxter.com
4 Facultad de Química, Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá, D.C., Colombia. rtorrene@javeriana.edu.co
5 Segura Morón & Castañeda Asesores en Salud Ltda. osegura@smc-as.com

ABSTRACT

Objective Determining aluminium concentrations in the serum of patients undergoing chronic renal replacement therapy with haemodialysis and concentration in distribution network water and dialysis in two renal units in Bogotá.
Material and Methods This was a descriptive study of 63 haemodialysed patients and 20 healthy subjects. Aluminium concentration was determined in water and serum using graphite furnace atomic absorption spectrometry with deuterium lamp background corrector.
Results Average aluminium concentration was 26.5 µg/L in patients (ranging from 11.2 to 49.2 µg/L; 8.03 standard deviation) and 8.05 µg/L in healthy individuals (ranging from undetectable to 17.2 µg/L; 4.31 standard deviation). Aluminium concentration in dialysis water and distribution network water was below 2 µg/L and 200 µg/L, respectively.
Conclusions Aluminium concentration in water and serum in this study was below international standard values, thereby indicating appropriate treatment. Additionally, aluminium concentration in pre-HD and post-HD sera was below that reported previously. Aluminium hydroxide uptake increases aluminium concentration in serum. Personal situation regarding age, gender, civil and work status were not risk factors determining aluminium concentrations in serum.

Key Words: Aluminium, renal dialysis, chronic renal insufficiency (source: MeSH, NLM).

La alta concentración de aluminio en el agua de diálisis está relacionada con su presencia en tejidos cerebrales y óseos de pacientes con enfermedad renal en diálisis (1,2), lo cual es una amenaza en países en desarrollo (3-5). Durante la forma epidémica reportada en los años 70 con encefalopatía y osteodistrofia fracturante incapacitante se demostraron los efectos de la acumulación de este metal en el organismo con consecuencias tales como fracturas óseas, especialmente en costillas y pelvis, enfermedad ósea, miopatía proximal invalidante, hipofunción paratiroidea, anemia microcítica y miocardiopatía, encefalopatía por diálisis, demencia progresiva y muerte (3,6-9). La tecnología en el control del líquido de diálisis ha mejorado de forma notable en las últimas décadas; no obstante, la difusión no selectiva de toxinas y sustancias a través de las membranas de diálisis representan todavía un riesgo para los pacientes en hemodiálisis, generando una situación de alerta, principalmente en lugares con tratamientos de agua inapropiados. En Bogotá existen unidades renales con alto número de pacientes en hemodiálisis, limitaciones en la monitorización de las concentraciones de aluminio en suero y ausencia de vigilancia del metal en agua de redes y de diálisis. El presente estudio es el primero en Colombia que describe una valoración de la exposición a aluminio en dichos pacientes y de las concentraciones de aluminio en agua de redes y de diálisis.

MATERIAL Y MÉTODOS

Muestra de estudio

En 2008 se realizó un estudio descriptivo transversal en 83 participantes (63 pacientes con terapia de reemplazo renal crónico con hemodiálisis y 20 individuos sanos) de dos unidades renales en Bogotá, muestra calculada por muestreo aleatorio simple, asumiendo una prevalencia reportada en la literatura del 0,041 % (10,11). El tamaño muestral se obtuvo con un poder del 80 %, un nivel de significancia del 95 % y un 5 % de pérdidas. Los criterios de inclusión fueron llevar mínimo 3 años en hemodiálisis, y para los individuos sanos no tener problemas de salud relacionados con falla renal.

Recolección de la información y toma de la muestra de sangre

Los pacientes firmaron consentimiento escrito y respondieron una entrevista sobre información demográfica, proceso de hemodiálisis, antecedentes familiares y clínicos presentados durante el tratamiento y hábitos alimentarios y estilos de vida. Se tomaron dos muestras de 5 mL de sangre, una pre-hemodiálisis (pre-HD) y otra post-hemodiálisis (post-HD) el mismo día. La muestra fue tomada de la línea arterial de la fístula arterio-venosa o del catéter, recolectando la sangre en tubos Corning® de poliestireno cristalino estériles, libres de contaminación con aluminio (9,12,13); en los individuos sanos la sangre se tomó por punción venosa. Las muestras permanecieron refrigeradas hasta su análisis. Se dio cumplimiento a las disposiciones vigentes para investigación en salud en humanos (14,15).

Determinación de las concentraciones de aluminio en suero

Se realizó espectrofotometría de absorción atómica-horno de grafito con corrector de lámpara de deuterio a 309,3 nm, empleando un equipo Perkin Elmer 2380 equipado con un horno de grafito HGA-400 y un automuestreador AS-40, según método de Nackowski (16), adaptado en el Instituto Nacional de Salud de Colombia (INS). En el procedimiento analítico se incluyeron muestras de referencia del Centro Toxicológico de Québec (CTQ), Canadá, por cada lote de muestras procesadas. La precisión de los análisis de aluminio en suero fue rutinariamente monitoreada por el uso de un programa de control de calidad interno y externo (Interlaboratory Comparison Program for Metals in Biological Matrices, Institut Nacional de Santé Publique, Centre de Toxicologie, Québec, Canada).

Determinación de concentraciones de aluminio en agua

Se tomaron muestras de las redes de distribución y del agua para diálisis; se dejó salir el agua de la llave del punto de toma durante 10 segundos y se recolectó en tubos Falcon® de poliestireno cristalino. Las muestras permanecieron en refrigeración hasta su análisis. La determinación de aluminio se realizó por espectrofotometría de absorción atómica-horno de grafito con corrector de lámpara de deuterio a 309,3 nm, según el método de Fernández-Martín (12) y García (17), adaptado en el INS. El programa del horno de grafito para el método en aguas fue igual al empleado para suero, excepto que la temperatura de limpieza fue de 2.750° C. El procedimiento analítico de aluminio en agua se hizo incluyendo soluciones estándar de un patrón certificado de trazas de metales, Ref. QCI-016-1, Lot. 002076, solvente (Matriz): 5% ácido nítrico de 504 ppb de aluminio (µg/L). Las soluciones estándar preparadas obedecían a concentraciones entre 5 y 200 ppb (µg/L), considerando que para los líquidos de diálisis la curva es lineal hasta 40 ppb (µg/L) y para la interpolación de las absorbancias de las aguas de la red de distribución se requerían concentraciones entre 40 y 200 ppb (µg/L). Para la preparación de los estándares y diluciones de las muestras de suero, se empleó agua ultrapura (18,2 MW.cm) obtenida del sistema Milli-Q PLUS System (Millipore Corporation).

Análisis estadístico

Se realizó análisis descriptivo mediante frecuencias simples, medidas de tendencia central y dispersión con Epi Info 6.04 (Centers for Disease Control & Prevention-CDC, USA; World Health Organization, Geneva, Switzerland). Las concentraciones séricas de aluminio se transformaron a variable nominal dicotómica con base en los valores de referencia en población adulta "normalmente sana" (2,0 a 14 µg/L), reportados en la literatura (2,18,19). Con base en lo anterior, se tomaron como valores normales de aluminio los menores o iguales a 14 µg/L y como valores anormales, los mayores a este valor. Para establecer la relación entre la media de las concentraciones de aluminio en suero y las diferentes variables se utilizaron modelos de regresión lineal y logística. Finalmente, se realizó un análisis estratificado (método de Mantel y Haenszel) para comprobar que ninguna de las posibles asociaciones encontradas fuera el resultado de la interacción de otras variables.

RESULTADOS

Concentraciones de aluminio en agua de redes de distribución y de diálisis en unidades renales

La concentración promedio de aluminio en agua de la red de distribución de la unidad renal 1 fue de 158,1 µg/L (mediana=152,6 µg/L, DE=8,4), en la segunda muestra tomada en el tanque de pre-tratamiento (pre-ósmosis) fue de 81,4 µg/L (mediana=85,0 µg/L, DE=10,6), y en la tercera muestra después del proceso con ósmosis inversa (agua para el concentrado de diálisis que se pone en contacto con los pacientes), fue de 1,2 µg/L (mediana=1,2 µg/L, DE=0,24). En la unidad renal 2 la concentración promedio en agua de la red de distribución fue de 149,6 µg/L (mediana=149,8 µg/L, DE=3,8). Allí se tomaron dos muestras en la etapa del proceso de ósmosis (ósmosis y post-ósmosis) presentando concentraciones menores al límite de detección del método (<LD).

Concentraciones de aluminio en suero de individuos sanos

Información relacionada con el proceso de hemodiálisis y toma de medicamentos

DISCUSION

La toxicidad del aluminio es uno de los problemas más significativos en los pacientes con insuficiencia renal crónica (IRC) sometidos a hemodiálisis (12). El metal entra al organismo a través de alimentos, medicamentos y agua potable. Hace dos décadas las soluciones de diálisis y los medicamentos que contenían aluminio fueron las principales fuentes de exposición en los pacientes con IRC, quienes tienen un elevado riesgo de acumulación de metales como consecuencia de la ausencia de función renal, principal vía de eliminación de muchos de ellos (4,5,8,17). La concentración promedio de aluminio en los 20 sujetos sanos estudiados fue de 8,05 µg/L (<LD a 17,2 µg/L), menor a la reportada en estudios internacionales (10 µg/L) (16,18-20). Es necesario confirmar estos hallazgos con posteriores estudios, por ser una primera aproximación a nivel nacional en el tema.

Revisadas las concentraciones de aluminio en agua de las redes de las dos unidades renales, se encontraron dentro de los valores aceptables establecidos para la concentración de aluminio en agua para consumo humano, según la normativa adoptada por Colombia, por la OMS según su valor guía y por la Farmacopea Europea (21-25). Las concentraciones de aluminio halladas en el agua post-tratamiento con ósmosis inversa -empleada para preparar los fluidos de diálisis- fueron menores a 2 µg/L, inferiores a los valores límites permisibles establecidos por la Asociación para el Avance de la Instrumentación Médica (22,26) y por el Instituto Nacional de Estándares Americanos (27), recomendaciones adoptadas en el país (28). Adicionalmente, estas concentraciones fueron menores a las reportadas en la literatura (5 µg/L) (18), sugiriendo que el procedimiento realizado en las unidades renales participantes cumple con la normativa.

La concentración promedio de aluminio en suero pre-HD (26,5 µg/L), fue muy inferior a la reportada en la literatura para pacientes en hemodiálisis (entre 30 µg/L y 55 µg/L) (5,29-33); se encontró reducción de las concentraciones de aluminio post-HD después de la sesión de diálisis, coincidiendo con lo reportado en la literatura (5,22,34,35). Igual a lo reportado (36,37), se observó que la edad, género, situación laboral y estado civil de los participantes no son factores de riesgo significativos que determinen las concentraciones de aluminio en suero.

Las concentraciones de aluminio en suero fueron más altas en los participantes que informaron preparar y almacenar los alimentos en utensilios de aluminio frente a aquellos que no; empero, las diferencias no fueron significativas (p>005). Algunos estudios reportaron el desprendimiento del aluminio de estos utensilios, su transferencia a los alimentos y a las personas que los consumen (1,3,21,38,39). El uso de recipientes de aluminio para la preparación de alimentos ácidos es una fuente exógena de exposición al metal ya que los ácidos disuelven el aluminio. Al limpiar los recipientes con tratamientos abrasivos se provoca el desprendimiento de la película protectora de óxido de aluminio y se genera así contaminación. El aluminio ingerido a partir de los alimentos, al igual que el proveniente del agua para consumo, representan la mayor fuente de exposición a este metal para la población general (22,23).

Hubo diferencias significativas entre concentraciones de aluminio pre-HD de los pacientes por género (p=0,01). Es de anotar que los hombres presentaron concentraciones más altas que las mujeres (31,4 µg Al/L vs. 23,9 µg Al/L), lo cual podría ser explicado porque los ocho pacientes que refirieron el consumo de hidróxido de aluminio eran hombres. Esto sugiere que el consumo de medicamentos que contienen aluminio puede contribuir a su incorporación vía gastrointestinal, incrementando los depósitos de aluminio en hueso y por ende sus concentraciones en suero (21,40,41). La diferencia de concentraciones de aluminio puede explicarse mejor por factores externos como el consumo de hidróxido de aluminio: tras el análisis estratificado por género no hubo diferencias significativas entre aquellos con concentraciones mayores de 14 µg/L y los que estaban por debajo de este valor (p=0,7). Se observó que los pacientes que tomaron este medicamento como antiácido presentaron concentraciones de aluminio mayores a los que no lo consumían (31,4 µg/L vs 25,8 µg/L) siendo significativa esta diferencia (p=0,04). En participantes sanos se observó el mismo efecto (13,9 µg/L vs. 6,6 µg/L). Estos resultados coinciden con la literatura (21,29,30,35,42): el hidróxido de aluminio en individuos sanos y pacientes en hemodiálisis estaría integrando el metal al organismo vía oral.

Las concentraciones de aluminio en suero pre-HD fueron más altas en el paciente con enfermedad de Alzheimer y aquellos con antecedentes clínicos y familiares de osteoporosis, anemia y problemas renales o dolores óseos, dificultad para la marcha y trastornos de memoria durante el tratamiento con hemodiálisis, al compararlos con pacientes que no refirieron esto; sin embargo, estas diferencias no fueron significativas. Estos resultados concuerdan con lo reportado por otros investigadores (3,31,41,43-46). Los consumidores de bebidas alcohólicas, te y café, así como los usuarios de antitranspirantes presentaron concentraciones de aluminio superiores a los que no consumían dichos productos. Sin embargo, las diferencias en las concentraciones de aluminio encontradas entre unos y otros no fueron significativas (p>0,05).

Agradecimientos: Los autores agradecen a los pacientes con terapia de reemplazo renal crónico con hemodiálisis y funcionarios del Instituto Nacional de Salud por su participación en el estudio; a los doctores Darío Pardo y Carlos Cristancho por el apoyo técnico y logístico brindado durante el proceso del validación de la metodología; al Dr. Jaime Eduardo Ortiz Varón (q.e.p.d) por la coordinación y orientación técnica en la propuesta del proyecto y al señor Heriberto Morales por su colaboración durante la fase experimental del proyecto.

Conflicto de intereses: Ninguno. Este trabajo fue financiado por el Grupo de Salud Ambiental de la Subdirección Red Nacional de Laboratorios del Instituto Nacional de Salud y cofinanciado por Renal Therapy Services - RTS Limitada.

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