Administration transperitoneale d’hydrogène dissous pour les patients en dialyse péritonéale: une nouvelle approche pour supprimer le stress oxydatif dans la cavité péritonéale

Abstrait

Contexte

Le stress oxydatif (OS) lié aux produits de dégradation du glucose, tels que le méthylglyoxal, serait associé à une détérioration péritonéale chez les patients traités par dialyse péritonéale. Cependant, l’utilisation d’agents antioxydants généraux est limitée en raison de leurs effets nocifs. Cette étude visait à clarifier l’influence du nouvel hydrogène moléculaire antioxydant (H2) sur la SG péritonéale en utilisant l’état rédox de l’albumine comme marqueur.

Les méthodes

Des échantillons d’effluent et de sang de 6 patients atteints de la maladie de Parkinson réguliers ont été obtenus au cours du test d’équilibre péritonéal en utilisant un dialysat standard et un dialysat enrichi en hydrogène. L’état d’oxydo-réduction de l’albumine dans les effluents et le sang a été déterminé par chromatographie en phase liquide à haute performance.

Résultats

La proportion moyenne d’albumine réduite (ƒ (HMA)) dans l’effluent était significativement plus élevée dans le dialysat enrichi en H2 (62,31 ± 11,10%) que dans le dialysat standard (54,70 ± 13,08%). De même, le sérum ƒ (HMA) après administration de dialysat enrichi en hydrogène (65,75 ± 7,52%) était significativement plus élevé que celui après dialysat standard (62,44 ± 7,66%).

Conclusions

L’administration transpéritonéale de H 2 réduit la SG péritonéale et systémique.

Contexte

La détérioration péritonéale est l’une des complications les plus graves du traitement par dialyse péritonéale, menant à un échec de l’ultrafiltration et à la complication plus grave de la sclérose péritonéale encapsulante (EPS). À mesure que la durée de la MP augmente, le risque de détérioration péritonéale augmente également [ 1 ]. Au Japon, plus de 40% des patients traités par la MP depuis plus de 8 ans l’ont arrêtée en raison de la progression des lésions péritonéales [ 2 ]. Les mécanismes pathologiques des lésions péritonéales sont multifactoriels, mais les données accumulées ont révélé le rôle essentiel des produits de dégradation du glucose (GDP), à savoir les composés carbonylés chimiquement réactifs. Le méthylglyoxal (MG) est l’un des PNB toxiques représentatifs, entraînant des effets néfastes en raison de son caractère oxydatif rapide et aveugle [ 3 ] et de sa production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) telles que les radicaux hydroxyle, les radicaux méthyle et les atomes de carbone indéterminés. radicaux centrés [ 4 ].Celles-ci étaient présentes dans les dialysats conventionnels et entraient également dans le dialysat à partir du plasma urémique [ 5 ]. Un dialysat biocompatible à faible PIB est actuellement disponible, mais une étude nationale multicentrique japonaise, l’étude NEXT-PD [ 6 ], a révélé la présence d’EPS même avec l’utilisation de solutions à faible PIB [en cours de soumission]. Cela indique la nécessité de nouvelles approches thérapeutiques pour supprimer les effets indésirables du stress oxydatif accru (OS) dû aux oxydants urémiques dans la cavité péritonéale.

Récemment, le rôle novateur de l’hydrogène moléculaire (H2) en tant qu’antioxydant a été révélé. H2 élimine le radical hydroxyle dans les cellules en culture et les organismes vivants [ 7 ]. Fait intéressant, H2 n’influence pas les autres ROS, y compris les superoxydes, les peroxydes et les oxydes d’azote; ces ROS jouent un rôle physiologique important dans l’organisme [ 8 ]. Chez l’homme, la sécurité de H2 a été testée, en particulier dans le domaine de la plongée profonde. Contrairement aux médicaments classiques, qui ont généralement des effets néfastes, aucune toxicité n’a été constatée, même à des concentrations élevées d’H 29 ]. 2 a donc un potentiel thérapeutique pour les états pathologiques liés aux ROS [ 10 ].

La présente étude a testé les effets d’un dialysat péritonéal contenant une concentration élevée d’hydrogène moléculaire (dialysat enrichi en H2) en tant que nouvel anti-oxydant chez les patients traités avec la MP.En conséquence, nous avons démontré que l’utilisation de dialysat enrichi en hydrogène pouvait réduire non seulement la SG péritonéale, mais également la SG systémique en milieu clinique.

Les méthodes

Préparation de dialysat enrichi en hydrogène

Un dialysat enrichi en hydrogène a été préparé à l’aide d’un dissolveur d’hydrogène non destructif MiZ (MiZ, Kanagawa, Japon), comme indiqué ailleurs [ 11 ]. Lorsque le dialysat péritonéal du commerce est immergé dans de l’eau enrichie en H2, l’hydrogène pénètre à travers le récipient, entraînant une augmentation progressive de la concentration en H 2 du dialysat en fonction du temps (figure 1 ). Nous avons préparé un dialysat enrichi en H2 en utilisant cet appareil en immergeant des poches de dialysat péritonéal du commerce pendant plus de 2 heures. Un dialysat enrichi en hydrogène a ensuite été appliqué en tant que solution d’essai pour l’essai d’équilibre péritonéal.

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Le dissolveur d’hydrogène non destructif MiZ (A) et la concentration en hydrogène du dialysat péritonéal dans de l’eau saturée en hydrogène (B). La concentration en hydrogène du dialysat et de l’eau saturée en hydrogène autour du dialysat a été mesurée à l’aide d’un appareil de mesure de H2 dissous DH-35A (DKK-TOA, Tokyo, Japon).

Les patients

Six hommes atteints de MP ont été étudiés (âge moyen: 55 ans; extrêmes: 44–71 ans; longueur de la maladie: 39 ± 17 mois; poids: 68,1 ± 16,1 kg; taille: 166,2 ± 5,6 cm). La pathologie sous-jacente de l’insuffisance rénale terminale était la suivante: glomérulonéphrite chronique, n = 3; néphropathie diabétique, n = 2; et néphropathie hypertensive, n = 1. Les patients présentant une infection active, des saignements, un dysfonctionnement du foie, une maladie du collagène, une vascularite systémique, un accident cardiovasculaire dans les 6 mois ou une tumeur maligne ont été exclus de cette étude. Le statut de performance de tous les patients était de classe 1 selon les critères de l’American Heart Association [ 12 ].Tous les patients recevaient quotidiennement une MP ambulatoire continue (3 à 4 poches / jour) avec une solution neutre à base de dextrose à faible PIB. Le comité d’éthique de l’Université de médecine de Fukushima a approuvé ce protocole d’étude (Acceptation n ° 1362) et un consentement éclairé écrit a été obtenu de tous les patients avant leur inscription.

Protocole

Les patients ont subi un test d’équilibrage péritonéal simplifié (TEP rapide) à l’aide d’un dialysat standard, puis ont subi une TEP rapide à l’aide d’un dialysat enrichi en hydrogène deux semaines plus tard. Fast PET a été réalisée conformément à la méthode de Twardowski [ 13 ]. En résumé, un dialysat péritonéal (2 litres de dialysat de dextrose à 2,5%) a été perfusé par voie intrapéritonéale avec un cathéter de Tenckhoff et le volume total du dialysat a été drainé du corps après 240 minutes. L’effluent drainé a été bien mélangé et 2 ml ont été recueillis en tant qu’échantillon d’effluent. Des échantillons de sang ont été obtenus avant et après la TEP rapide, puis 2 ml de sérum ont été prélevés après centrifugation et stockés à -80 ° C pendant 1 à 4 semaines jusqu’à l’analyse. Les échantillons de sérum et d’effluent recueillis pour mesurer le rédox albumine ont été stockés à -80 ° C pendant 1 à 4 semaines jusqu’à l’analyse. Au cours de la TEP rapide, la pression artérielle, le pouls cardiaque et la concentration d’hydrogène dans l’haleine ont été mesurés à plusieurs reprises toutes les 60 minutes. La concentration d’hydrogène dans l’air expiré a également été mesurée dans trois cas juste après, 15 min après et 30 min après l’injection de dialysat enrichi en H2. La concentration d’hydrogène dans l’air expiré a été mesurée à l’aide d’un gaz biologique (gaz dans la cavité buccale), appareil de mesure BGA-1000D (Aptec, Kyoto, Japon).

Mesure de l’état rédox de l’albumine

La sérum albumine humaine (HSA) est une protéine composée de 585 acides aminés. Le résidu amino en position 34 à partir de l’extrémité N-terminale est une cystéine contenant un groupe mercapto (groupe SH).Ce groupe mercapto désoxyde les autres substances en fonction du degré d’OS environnant et est lui-même oxydé. Du point de vue des résidus de cystéine, la HSA est un mélange de mercaptoalbumine humaine (HMA) dans laquelle le groupe mercapto n’est pas oxydé, la non-mercaptoalbumine humaine-1 dans laquelle la formation de liaisons disulfure est oxydée de manière réversible principalement par la cystéine (HNA-1), et non-mercaptoalbumine-2 humaine, fortement oxydée et formant un groupe sulfinique (-SO 2H) ou sulfonique (-SO 3 H).

L’état rédox de la HSA a été déterminé par chromatographie liquide à haute performance (HPLC), comme indiqué précédemment [ 14 ]. Le système HPLC consistait en un échantillonneur automatique (AS-8010; Tosoh, Tokyo, Japon; volume d’injection de 2 μL) et une pompe à double piston (CCPM; Tosoh), associée à un contrôleur de système (CO-8011; Tosoh). Les chromatographes ont été obtenus à l’aide d’un détecteur à photodiode UV6000LP (zone de détection, 200–600 nm avec un pas de 1 nm; Thermo Electron, Waltham, MA, USA). Une colonne Shodex-Asahipak ES-502N 7C (10 × 0,76 cm ID, forme DEAE pour HPLC échangeuse d’ions; Showa Denko, Tokyo, Japon; température de la colonne, 35 ± 0,5 ° C) a été utilisée dans cette étude. L’élusion a été réalisée sous forme d’élusion à gradient linéaire avec des concentrations éthanoliques graduées (0 à 1 minute, 0%; 1 à 50 minutes, 0 → 10%; 50 à 55 minutes, 10 → 0%; 55 à 60 minutes, 0%) pour le sérum. dans un mélange d’acétate de sodium 0,05 M et de sulfate de sodium 0,40 M (pH 4,85) à un débit de 1,0 ml / min. La désaération de la solution tampon a été réalisée en faisant barboter de l’hélium.

Les profils HPLC obtenus à partir de ces procédures ont été soumis à un ajustement de courbe numérique avec le logiciel de simulation PeakFit version 4.05 (SPSS Science, Chicago, IL, USA), et chaque forme de pic a été approximée par une fonction gaussienne. Les valeurs pour les fractions de HMA, HNA-1 et HNA-2 par rapport à la HSA totale ont ensuite été calculées (ƒ (HMA), ƒ (HNA-1) et ƒ (HNA-2), respectivement).

analyses statistiques

Les valeurs sont exprimées en moyenne ± écart type sauf indication contraire. Le logiciel statistique StatView version 5.0 (SAS Institute, Cary, Caroline du Nord, États-Unis) a été utilisé pour l’analyse statistique. L’importance des données collectées a été évaluée à l’aide d’une analyse de variance appariée ( t- test ou à mesures répétées et à un facteur (ANOVA)) suivie du test de Scheffe en tant que test post-hoc, selon le cas. Pour l’ampleur de la corrélation, le coefficient de corrélation de Pearson ( R ) a été utilisé. Les différences ou les corrélations ont été considérées comme significatives pour des valeurs de p <0,05.

Résultats

Le tableau 1 montre les variations de la pression artérielle, de la fréquence cardiaque et de la concentration d’hydrogène dans l’air expiré au cours d’une TEP rapide. En ce qui concerne la pression artérielle et la fréquence cardiaque, aucune différence significative n’a été observée entre le dialysat standard et le dialysat enrichi en H2 (test t apparié). Aucun changement significatif n’a été observé pendant le PET rapide, ni dans le dialysat standard ni dans le dialysat enrichi en H2 (ANOVA à mesures répétées à 1 facteur).

Tableau 1

Les variations de la pression artérielle, du pouls cardiaque et de la concentration en H2 de l’air expiré au cours d’une TEP rapide

Dialysat standard Dialysat enrichi en H2
Tension artérielle mmHg




0 min


130 ± 12/79 ± 10


135 ± 13/81 ± 10


60 min


130 ± 11/79 ± 5


131 ± 14/82 ± 12


120 min


125 ± 9/79 ± 7


134 ± 8/80 ± 14


180 min


123 ± 12/75 ± 12


136 ± 5/78 ± 12


240 min


128 ± 9/78 ± 7


132 ± 9/81 ± 13


Impulsion / min




0 min


81 ± 7


82 ± 12


60 min


76 ± 6


79 ± 12


120 min


74 ± 6


78 ± 14


180 min


77 ± 4


78 ± 17


240 min


78 ± 7


81 ± 15


Souffle H2 ppm




0 min


4,7 ± 6,6


3,2 ± 2,0


60 min


1,8 ± 1,3


8,3 ± 7,5 *


120 min


3,0 ± 1,7


8,5 ± 11,0


180 min


4,2 ± 2,8


5,8 ± 4,8


240 min 5,5 ± 6,7 7,2 ± 4,6

*; p <0,05 par rapport au dialysat standard.

Les variations de la concentration d’hydrogène dans l’air expiré sont présentées dans le tableau 1 et les figures 2 (A, B). Bien qu’aucun changement significatif n’ait été observé pendant le PET rapide à la fois dans le dialysat standard et le dialysat enrichi en H2, la concentration en hydrogène à 60 minutes était significativement plus élevée dans le dialysat enrichi en H2 que dans le dialysat standard.

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Changement de la concentration d’hydrogène dans l’air expiré pendant le PET rapide. A ) Changement horaire du PET en utilisant un dialysat standard. Aucun changement significatif n’a été observé. B ) Changement d’heure pendant le PET en utilisant un dialysat enrichi en H2. La concentration en hydrogène à 60 minutes était significativement plus élevée dans le dialysat enrichi en H2 que dans le dialysat standard. C ) Les concentrations d’hydrogène dans l’air expiré avant, juste après, 15 min après et 30 min après l’administration de dialysat enrichi en H2 dans trois cas. Les concentrations d’hydrogène juste après et 15 minutes après l’administration étaient significativement plus élevées qu’avant l’administration.

Les concentrations d’hydrogène dans l’air expiré avant, juste après, 15 min après et 30 min après l’administration de dialysat enrichi en H 2 sont illustrées à la Figure 2. Les concentrations en hydrogène étaient significativement plus élevées juste après et 15 minutes après l’administration (22,7 ± 5,7 et 15,3 ± 3,5 ppm, respectivement) qu’avant l’administration (4,0 ± 1,7 ppm).

La figure 3 montre l’état d’oxydo-réduction de l’albumine dans le fluide effluent. La proportion moyenne de HMA (ƒ (HMA)) était significativement plus élevée dans le dialysat enrichi en H2 (62,31 ± 11,10%) que dans le dialysat standard (54,70 ± 13,08%). En revanche, ƒ (HNA-1) était significativement plus faible dans le dialysat enrichi en H2 (34,26 ± 10,24%) que dans le dialysat standard (41,36 ± 12,04%). Comme ƒ (HNA-1), ƒ (HNA-2) était significativement plus faible dans le dialysat enrichi en H2 (3,43 ± 0,92%) que dans le dialysat standard (3,94 ± 1,13%). Ces résultats suggèrent que l’utilisation d’un dialysat enrichi en H2 réduisait la SG péritonéale. En ce qui concerne le résultat des concentrations en PET rapide (D / P-Cre, volume drainé) et en effluent de créatinine, albumine, interleukine 6 et antigène glucidique 125, aucune différence n’était évidente entre le dialysat standard et le dialysat enrichi en H2 (Tableau 2 ).

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Etat rédox de l’albumine dans le fluide effluent. La proportion moyenne d’albumine réduite (ƒ (HMA)) était significativement plus élevée ( A ), et celle d’albumine oxydée (ƒ (HNA-1) ( B ) et ƒ (HNA-2)) ( C ) était significativement plus basse dans H2 dialysé enrichi que dans le dialysat standard.

Tableau 2

Résultats de la valeur de la créatinine sérique, du test rapide du PET et des effluents

Dialysat standard Dialysat enrichi en H2
Créatinine mg / dL


10,53 ± 2,27


10.03 ± 2.19


Paramètre de PET rapide




D / P-Cre


0,71 ± 0,12


0,66 ± 0,11


Volume égoutté mL / 4 h


470 ± 184


442 ± 130


Test d’effluent




Albumine mg / l


408 ± 175


402 ± 145


Interleukine-6 ​​pg / mL


6,0 ± 3,3


5,5 ± 2,3


CA125 U / mL 18,8 ± 8,5 19,5 ± 5,0

La figure 4 montre l’état d’oxydo-réduction de l’albumine dans le sérum avant et après la TEP rapide. Le taux sérique ƒ (HMA) après administration de dialysat enrichi en H2 (65,75 ± 7,52%) était significativement plus élevé que celui après dialysat standard (62,44 ± 7,66%). En revanche, ƒ (HNA-1) après administration de dialysat enrichi en H2 (31,12 ± 6,73%) était significativement inférieur à celui du dialysat standard (34,73 ± 7,02%). Ces résultats suggèrent que l’utilisation d’un dialysat enrichi en H 2réduit non seulement la SG péritonéale, mais également la SG systémique. Aucune différence significative n’a été observée entre les niveaux ƒ sérique (HMA) dans les effluents après l’administration de dialysat enrichi en H2 (65,31 ± 11,10% et 62,71 ± 7,52%, respectivement), tandis que les ƒ effluents (HMA) après l’administration de dialysat standard étaient nettement plus faibles ƒ (HMA) sérique avant l’administration du dialysat standard (54,70 ± 13,08% et 62,96 ± 8,34%, respectivement; P = 0,0339), ce qui suggère que l’oxydation intrapéritonéale de l’albumine a été supprimée par un dialysat enrichi en H2.

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Etat rédox de l’albumine dans le sérum avant et après le PET rapide. La proportion moyenne d’albumine réduite (ƒ (HMA)) était significativement plus élevée après un PET rapide avec un dialysat enrichi en H 2qu’après qu’après un dialysat standard ( A ). À l’inverse, la proportion moyenne d’albumine oxydée de manière réversible (ƒ (HNA-1)) était significativement plus faible après un PET rapide utilisant un dialysat enrichi en H 2 que celle après un dialysat standard ( B ). Aucun changement significatif n’a été trouvé dans l’albumine oxydée de manière irréversible (ƒ (HNA-2)) dans les deux groupes ( C ).

Discussion

Plusieurs rapports suggèrent que l’OS participe à la détérioration péritonéale, avec des résultats tels que la forte coloration cytoplasmique de la 8-hydroxy-2′-désoxyguanosine dans des échantillons de biopsie péritonéale de patients atteints de MP à long terme [ 15 ], la signalisation amplifiée de la protéine kinase C et l’expression de la fibronectine pour améliorer les ROS dans des cellules mésothéliales humaines en culture [ 16 ]. En ce qui concerne le rôle central de la SG améliorée dans les lésions péritonéales de la MP, Gunal et al. 17 ] ont montré qu’une supplémentation orale en agent anti-oxydant, la trimétazidine, inhibait la détérioration morphologique et fonctionnelle du péritoine chez un modèle de rat atteint de PD.Cependant, en ce qui concerne la suppression de la SG, aucune approche clinique n’a été disponible pour le traitement de la MP.

La présente étude visait à tester la possibilité thérapeutique d’utiliser de l’hydrogène dissous dans le dialysat pour supprimer l’OS intra-cavité en milieu clinique. Cette étude a examiné l’état d’oxydo-réduction de l’albumine en tant que marqueur de la SG. Étant donné que le changement d’état rédox de l’albumine est une réaction physiologique et directe, il est approprié d’évaluer la SG en temps réel et / ou de détecter des modifications rapides de la SG par rapport à d’autres marqueurs de la SG, tels que la 8-hydroxy-2 ‘- désoxyguanosine. , lipoprotéines de basse densité oxydées et isoprotanes F2, qui sont tous des sous-produits in vivo au cours du processus d’oxydation.

Cette étude pilote de 6 patients a clairement démontré qu’une administration unique de dialysat enrichi en H 2 augmentait les niveaux de ƒ péritonéal et plasmatique (HMA) sans aucun effet néfaste.

L’administration intrapéritonéale d’H 2 a modifié l’état rédox local, ce qui peut indiquer le potentiel thérapeutique de l’administration directe d’H 2 dans la cavité abdominale en ce qui concerne l’amélioration des lésions péritonéales par le traitement de la MP. Par ailleurs, il est intéressant de noter que des augmentations significatives des taux sériques ƒ (HMA) ont été observées lors de l’administration intrapéritonéale de H2. Les changements rapides de la concentration en hydrogène du gaz expiré après l’administration de dialysat enrichi en H2 peuvent signifier que l’hydrogène moléculaire dans le dialysat est rapidement distribué dans le corps afin de supprimer l’OS systémique. Une autre possibilité est que l’augmentation ƒ (HMA) dans la cavité puisse être recrutée dans la circulation systémique par le drainage lymphatique abdominal. Les mécanismes exacts qui sous-tendent l’augmentation ƒ du sérum (HMA) doivent être abordés à l’avenir.

De plus, les mécanismes d’augmentation ƒ (HMA) et de diminution ƒ (HMA1) de H2 sont restés incertains dans cette étude. Cependant, on sait que l’hydrogène moléculaire réduit directement les niveaux du radical hydroxyle cytotoxique [ 7 ], par le biais de plusieurs mécanismes possibles, tels que la régulation de métalloprotéines particulières par liaison ou les interactions métalloprotéines-hydrogène [ 18 ]. Que l’H2 réagisse directement avec le mercapto-résidu de l’albumine ou qu’il le modifie indirectement doit être clarifié à l’avenir.

Une capacité antioxydante satisfaisante de boire de l’eau enrichie en H 2 sans aucun effet néfaste a été rapportée, à la fois dans des contextes expérimentaux [ 19 – 23 ] et cliniques, par exemple, diabète sucré de type II [ 24 ], syndrome métabolique [ 25 ], myopathies ( dystrophie musculaire progressive et polymyosite / dermatomyosite) [ 26 ], et polyarthrite rhumatoïde [ 27 ]. En outre, nous avons également signalé la faisabilité clinique d’appliquer de l’eau enrichie en H2 comme dialysat pour le traitement de l’hémodialyse [ 28 , 29 ]. Compte tenu de ces informations et de nos résultats actuels, un dialysat péritonéal enrichi en H2 pourrait présenter un intérêt dans les essais cliniques portant sur la conservation péritonéale. De plus, les effets thérapeutiques semblent plausibles en termes de prévention des événements cardiovasculaires chez les patients, car une faible valeur f (HMA) a été un facteur de risque significatif de mortalité cardiovasculaire chez les patients traités avec la MP [ 30 ] et HD [ 14 ].

En résumé, une administration unique de dialysat enrichi en H2 a réduit la SG péritonéale et systémique sans aucun effet néfaste. Une étude longitudinale est justifiée pour garantir des effets bénéfiques sur le plan clinique, tels que la suppression de la détérioration péritonéale et des lésions cardiovasculaires.

 

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Intérêts concurrents

Les auteurs déclarent ne pas avoir d’intérêts concurrents.

Contributions des auteurs

HT, YH et WJZ ont effectué la sélection des patients et les collections d’échantillons. HT a rédigé le manuscrit. YM, TT et SE ont effectué les mesures d’échantillons. SK et TW ont participé à l’étude en tant que conseillers principaux. BS a réalisé la mise en place du système d’équipement à étudier. MN organisa le projet d’étude et rédigea le manuscrit final. Tous les auteurs ont lu et approuvé le manuscrit final.

Références

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Les articles de Medical Gas Research sont fournis ici avec l’aimable autorisation de Wolters Kluwer – Medknow Publications