흰쥐에서 실험적 복막투석시 복막을 통한 포도당의 이동에 관한 연구

Abstract

복막투석시 일반적으로 사용되는 투석액은 고농도의 포도당을 함유하고 있어 말기신부전 환자에서 흔히 동반되는 포도당 불내증(glucose intolerance)이 악화되고 고인슐린혈증이 발생하며, 복막을 통한 포도당의 이동에도 영향을 미칠 것으로 생각된다. 복막을 통한 포도당의 이동 특성에 대한 정확한 평가는 복막투석 동안에 일어나는 용질의 이동 현상의 이해에 필수적이며, 복막투석 치료의 적절도 평가, 치료 결과의 예견 및 포도당 이외의 삼투물질을 이용하는 대체 투석액의 고안 등에도 도움을 줄 수 있을 것으로 예견된다. 따라서 본 연구에서는 확산에 의한 포도당의 이동을 최소화 한 포도당의 isochratic solution을 이용하여 포도당의 체계수를 구하였고, 복막 투석시 고인슐린혈증이 복막을 통한 포도당의 이동에 미치는 영향을 조사하였다. 체중 300~350g의 정상 흰쥐(Sprague-Dawley) 숫컷 36마리를 다음의 4군으로 분류하였다. 1) 3.86% mannitol을 포함한 투석액에 100mg/dl의 포도당을 첨가한 군(MG100, n=16), 2) 투석액에 300mg/dl의 포도당을 첨가하고 복막투석 동안에 포도당 고정술(glucose clamp technique)을 시행하여 혈당을 300mg/dl로 유지한 군(MG300, n=8). 3) 투석액에 3.86% mannitol 이외에 포도당을 첨가하지 않은 실험대조군(MG0, experimental control, n=8), 4) 실험적 복막투석을 시행하지는 않고 다른 군과 동일한 수술만을 시행받은 정상대조군(NC, normal control, n=4)으로 하였다. 30ml의 투석액에 용적표지자(volume marker)인 I^131로 표지된 알부민(RISA)을 투석 직전에 첨가한 후, 복강도관을 통하여 복강내로 주입하고, 2시간동안 체류시켰다. 확산에 의한 용질의 이동을 나타내는 확산계수(K_BD, diffusive transport coefficient)와 대류에 의한 이동을 나타내는 체계수(S)는 각각 막모델을 이용하여 계산하였으며, 복막을 통한 수분의 이동은 용적 표지자 희석법(volume marker dilution method)을 이용하여 계산하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 복강내 투석액의 양은 투석시간이 경과함에 따라서 MG100군에서는 첫 45분 동안, MG300군과 MG0군에서는 첫 75분 동안 유의하게 증가하였으나, 세 군간의 차이는 없었다. 2. 최대 복강내 투석액 양(V_DMAX), 최대 복강내 투석액 양에 도달하는 시간(T_DMAX) 및 투석 120분째의 복강내 투석액의 양(V_D120)은 MG100군, MG300군, MG0군 간에 유의한 차이가 없었고, 복강내 흡수율(Q_A)은 MG100군과 MG300군 사이에서만 유의한 차이가 있었다(0.11±0.04 vs 0.04±0.03, ml/min, p<0.05) 3. 포도당의 확산계수(K_BD)는 MG100군과 MG300군 간에 차이가 없었다. 4. 포도당의 체계수(S)는 MG300군에서 MG100군과 비교하여 현저하게 낮았다(-0.79±1.47 vs 0.98±0.48, p<0.05). 5. 요소, NA^+와 K^+의 확산계수와 체계수는 MG100군, MG300군, MG0군 간에 유의한 차이가 없었다. 6. 투석액내 인슐린의 농도는 MG100군, MG300군, MG0군 간에 유의한 차이가 없었다. 7. 혈액내 인슐린의 농도는 MG300군에서 MG100군, MG0군 및 NC군에 비하여 유의하게 높았다. 이상의 결과를 종합하면 포도당의 체계수는 고농도의 포도당(300mg/dl)을 포함한 투석액을 사용한 MG300군에서 생리적인 농도의 포도당(100mg/dl)을 포함한 투석액을 사용한 MG100군과 비교하여 현저히 낮았을 뿐만 아니라 0 이하의 음값(minus value)을 보였다. 이는 MG300군에서 고인슐린혈증이 포도당의 세포내로의 이동을 촉진시킨 결과로 추정된다. ; The conventional peritoneal dialysis solution contains a high concentration of glucose as an osmotic agent. Hyperglycemia and secondary hyperinsulinemia as a consequence of glucose absorption from dialysate are well-known untoward effects of CAPD. The local effect of hyperglycemia and hyperinsulinemia on glucose transport during peritoneal dialysis has not been reported. During peritoneal dialysis, the transport mechanisms involve diffusion, convective transport with ultrafiltrate from blood, and fluid absorption from the peritoneal cavity. The membrane model used to calculate diffusive transport coefficient(K_BD) and seiving coefficient(S) for small solutes assumes that there is one simple membrane between two well-mixed compartments of blood and peritoneal dialysate and the passive transport is the only transport mechanism during peritoneal dialysis. During peritoneal dialysis, solutes(other than glucose and calcium) are transported from the systemic circulation to the dialysate. But glucose is transported from the dialysate to the systemic circulation by diffusion and in opposite direction along with ultrafiltrates. S can be calculated directly using mass balance during dialysis with isochratic solution(dialysis solution containing approximately the same concentration of investigated solutes in plasma to avoid diffusive transport). There has been no study to date that evaluated sieving coefficient(S) for glucose using glucose isochratic solution. A single 2-hour experimental peritoneal dialysis was performed in 36 normal male Sprague-Dawley rats to investigate the characteristics of glucose transport during peritoneal dialysis. 3.86% mannitol containing solution isochratic for glucose and K^+ was used. In a group of 16 rats with normal plasma glucose concentration, 100mg/dl of glucose was added to dialysate(MG100), in a group of 8 rats with plasma glucose maintained at 300mg/dl by glucose clamp technique, 300mg/dl of glucose was added(MG300), in a group of 8 rats no glucose was added to dialysate(MG0), and in a group of 4 rats experimental peritoneal dialysis was not performed but as normal control for insulin level(NC). KBD values for glucose were not statistically different between group MG100 and MG300. S values for glucose were significantly different between group MG100 and MG300(0.98±0.48 vs -0.79±1.47, P<0.05). K_BD and S values for glucose in group MG0 were not available due to low glucose concentration in dialysate. The marked difference of S values for glucose between group MG100 and MG300 and the negative value for S in this study suggest that in the transport of glucose not only simple passive transport but also other transport mechanisms such as facilitated diffusion and glucose utilization by hyperinsulinemia in the peritoneal tissue may be involved during peritoneal dialysis.