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INSUFFISANCE RI NALE AIGUI

Cons6quences de l'insuflisance r6nale aigui sur les m6tabolismes

H616ne Jaillet, P h i l i p p e L o i r a t

Service de r6animation polyvalente, h6pital Foch, Suresnes.

R 6 s u m 6

L'insutfisance r6nale aigu~ (IRA) est responsable d'anomalies m6taboliques qui lui sont propres mais qui restent mal eonnues, en partie en raison des difficult6s/l individualiser ce qui revient/L I'IRA et ee qui revient /l la maladie sous-jaeente eausale. I1 semble que I'IRA n'a que peu de retentissement sur le m6tabolisme 6nerg6tique. Elle est assoei6e fi une insulinor6sistance et / tune augmentation de la n6o- glucogen6se h6patique, les deux m6eanismes tendant /l favoriser l'intol6rance glueidique. Les anomalies du m6tabolisme prot6ique entrainent un hypercatabo- lisme multifaetoriel : en sont responsables/I la fois la maladie sous-jacente et I'IRA, soit direetement par le biais de l'aeidose m6tabolique assoei6e, soit indirecte- ment (s6cr6tion d'hormones eataboliques, d6faut de synth6se prot6ique museulaire, diminution de la pro- duction d'acides amin6s par le rein, d6perdition pro- t6ique li6e ~ la dialyse...). Enfin, I 'IRA est 6galement responsable d'alt6rations du m6tabolisme lipidique prineipalement seeondaires ~ une diminution de la lipolyse, avee hypertriglyc6rid6mie, hypocholest6rol6- mie et anomalies qualitatives et quantitatives des lipoprot6ines. Ces diverses anomalies peuvent entral- her une d6nutrition dont le r61e, dans la gravit6 de I'IRA, devrait pouvoir 6tre pr6cis6 par des 6tudes prospectives faisant appel/l une analyse multivari6e.

Mots cles : Insuffisance r#nale aigu6, m~tabolisme 6nerg#- tique, m6tabolisme glucidique, m6tabolisme lipidique, m#tabo- lisme prot#ique.

Correspondance : Dr P. Loirat, Service de R6animation Polyvalente, H6pital Foch, 40 rue Worth, 92151 Suresnes. Re£:u le 15 octobre 1997, accept6 le 28 octobre 1997.

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H. JAILLET

Introduction

L'insuffisance r6nale aigue (IRA) est un syndrome caract~ris~ par la diminution rapide, en quelques heures ou quelques jours, du d~bit de filtration glo- m~rulaire. Elle complique environ 5 % des hospitali- sations, et pr6s de 30 % des hospitalisations en r~a- nimation [1, 2]. Elle peut survenir dans des contextes tr6s diff6rents et atre class6e selon trois grands m6- canismes physiopathog6niques : insuffisance r6nale prd-r4nale par hypoperfusion r+nale, avec int6grit~ conserv~e du parenchyme r~nal (55/t 60 % des cas), insuffisance r~nale intrinsOque par atteinte du paren- chyme r~nal (35 /t 40 % des cas), insuffisance r6nale post-rdnale par obstruction aigu~ des voies excr~tri- ces urinaires (< 5 % des cas) [1]. Le plus souvent, I 'IRA intrins6que est secondaire ~t une isch6mie ou ~i la n~phrotoxicit6 directe de m6dicaments ou de pro- duits de contraste ; elle est alors classiquement li6e/t une n6crose tubulaire aigue. L ' IRA s'accompagne d'anomalies sp6cifiques des m~tabolismes prot~ique, glucidique et lipidique. La s~v6rit~ des troubles m~taboliques est corr~l~e fi l'~tat d'hypercatabolisme de ces patients. La malnu- trition, g~n6ralement multifactorielle, reste une des complications qui contr ibuent/ t la mortalitY, parti- culi~rement 61ev6e lorsque I 'IRA s'associe ~t d'autres d&aillances visc6rales.

Anomalies mdtaboliques et pronostic

La mortalit6 et la morbidit6 de I 'IRA restent 61ev6es malgr6 les progr~s th6rapeutiques ; elles sont les cons6quences d'une part de la gravit6 de la maladie causale, d'autre part de la fr6quence des complica- tions [3-5]. Selon une 6tude multicentrique r~cente [4], la mortalit6 hospitali6re atteint 58%. Les fac- teurs pronostiques mis en 6vidence sont l'Sge, l'&tat de sant6 pr~existant, les caract6ristiques de la mala- die (regroupant la diur6se, l'existence d'une insuffi- sance r6nale ant6rieure et le sepsis) et la s6v6rit6 de la maladie causale, reft6t~e par les scores physiologi- ques, IGS et APACHE. Dans l'insuffisance r~nale chronique (IRC), de nom- breuses ~tudes ont montr6 que la malnutrition, ap- precise par la concentrat ion s6rique d'albumine, 6tait corr616e /t la morbidit6 et la mortalit6 [6-12]. La malnutrition a &galement 6t~ identifi6e comme facteur ind6pendant de mauvais pronostic dans la d6faillance multivisc6rale. En revanche, le rble n&aste de la malnutrition n'est pas aussi clairement 6tabli dans le contexte de I 'IRA et les troubles m6taboliques n'ont jusqu'/t pr6sent pas 6t~ pris en compte dans les analyses multivari6es des facteurs pronostiques. De la m&me fagon, l'im-

pact de la prise en charge nutritionnelle sur le pro- nostic des patients atteints d ' IRA n'a pas 6t6 6valu6.

M(~tabolisme 6nerg(~tique

Chez l 'homme, en IRC, les besoins 6nerg6tiques tendent/ t &tre diminu6s [13] ; cependant, on ne peut extrapoler ces r6sultats fi l'insuffisance r6nale aigue car le contexte est fondamentalement diff6rent.

Exp6rimentalement, I'IRA, chez des rats n6phrecto- mis6s, est associ6e, fi la 25 e heure /t une baisse de 50 % de la consommation d'oxyg6ne par rapport aux valeurs de base, m~me apr6s correction de l'hypo- thermie ou de l'acidose [14], quelle que soit la nature des apports nutritionnels (glucides + lipides versus glucides + lipides + protides).

Chez l 'homme atteint d ' IRA, les r6sultats sont contradictoires •

- l a plupart des 6tudes ont montr6 une augmenta- tion de la consommation d'oxyg}ne d'environ 20 % [13, 15-17];

- cependant, cette augmentation des besoins ~nerg6- tiques semble plus ~tre li6e/t la maladie sous-jacente qu'fi I ' IRA elle-m~me. En effet, la consommation d'oxyg6ne est augment6e chez les patients septiques, mais reste normale chez les patients non septiques [13, 15, 161; - une seule 6tude conclut fi une tendance/t la dimi- nution des besoins 6nerg+tiques dans I ' IRA [17]. Chez des patients en d6faillance multivisc6rale, la consommation d'oxyg6ne, lorsque la fonction r6nale est conserv6e, serait significativement plus 61ev~e que chez les patients en IRA [17]. Cependant, le type de d&aillance multivisc6rale et la gravit6 de ces patients ne sont pas d~taill6s.

En l'absence d'analyse multivari6e, l'effet propre de l'insuffisance r6nale sur les anomalies du m+tabo- lisme ~nerg~tique ne peut ~tre correctement 6valu& Cependant, il semble que I 'IRA non compliqu6e a peu de retentissement sur les besoins 6nerg6tiques et la consommation d'oxyg+ne. Les besoins 6nerg6ti- ques des patients de r6animation atteints d ' IRA semblent essentiellement d6termin6s par la maladie sous-jacente. Ainsi, il n'y a pas d'arguments solides pour sortir du schema classique des recommanda- tions de la prise en charge nutritionnelle des patients en 6tat de stress. M&me en sepsis s~v6re, ces besoins 6nerg~tiques restent inf6rieurs /t 2 500 kcal/j et on sait que des apports 6nerg6tiques excessifs, en parti- culier d'hydrates de carbone, sont n6fastes. En pra- tique, les apports 6nerg6tiques des patients en IRA ne devraient qu'exceptionnellement d~passer 30 ou 40 kcal/kg.j [18].

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INSUFFISANCE RI~NALE AIGUE ET MI~TABOLISMES

M(~tabolisme glucidique

Dans I'IRC, on sait que, chez les patients ayant une intol6rance au glucose, la liaison de l'insuline aux monocytes est normale [19]. Maloff et aL [20] ont montr6 que la captation de glucose stimul6e par l 'insuline et la synth6se de glucose fi partir des lipides sont diminu6es chez les rats en IRC, alors que la liaison de l'insuline aux adipocytes est nor- male. Dans I'IRA, la premiere anomalie du m6tabolisme glucidique est l'insulinor6sistance des tissus p~riph6- riques. Les m6canismes de r6sistance fi l'insuline, au cours de I'IRA, ont 6t6 principalement 6tudi6s sur des muscles 6pitrochl6ens isol6s de rats [21]. Ces 6tudes ont montr6 que les concentrations plasmati- ques en insuline sont 61ev6es, l'extraction maximale de glucose par le muscle sous l'effet de l'insuline est diminu6e de 50 % et la synth6se musculaire de glyco- g6ne est diminu6e [21]. Plusieurs 6tudes ont montr6 que les anomalies du m6tabolisme glucidique sem- blent plut6t li~es ~t une alt6ration post-r~cepteur qu'fi une diminution r6elle de la sensibilit6 /t l'insuline. Une ~tude montre que la sensibilit6 fi l'insuline est normale au niveau de muscles ~pitrochl6ens de rats en IRA alors que la r6ponse/t l'insuline est diminu~e [21]. En effet, les doses d'insuline entrainant une stimulation, ~ 50 % de la maximale, de la captation de glucose, de la synth~se de glycog6ne, de la glyco- lyse ou de l'oxydation du glucose, sont les m~mes dans les muscles de rats en IRA et dans les muscles de rats t6moins. En revanche, les taux maximum de captation de glucose, de synth~se de glycog6ne et d'oxydation du glucose, m6di+s par l'insuline, sont diminu6s dans les muscles de rats en IRA. La deuxi6me anomalie du m~tabolisme glucidique est l 'augmentation de la n6oglucogen+se h6patique/t partir des acides amines issus de la prot~olyse mus- culaire [22]. De plus, contrairement fi ce que l'on observe chez le sujet sain, la n~oglucogen~se h6pa- tique n'est pas inhib6e par la perfusion de glucose chez l 'insuffisant r6nal [23]. Cela semble ~tre la cons6quence d'une activation par les glucocorti- coides : des 6tudes in vitro ont montr6 que l'incuba- tion d'h6patocytes d'animaux en IRA en pr6sence d'antagonistes des r6cepteurs aux glucocortico~des normalisait la n6oglucogen6se [24]. Des anomalies de mSme type peuvent ~tre observ6es dans d'autres situations que I'IRA. Enfin, le troisi~me facteur d'intol~rance glucidique dans I ' IRA revient aux m6thodes th6rapeutiques. En particulier, les m6thodes d'h6modiafiltration art6rio- veineuse continue apportent des quantit6s de glucose proportionnelles fi la concentration glucos6e et au d~bit de filtration du dialysat. A titre d'exemple, l'utilisation d'un dialysat glucos~/t 1,5 %,/t un d~bit de filtration de 1 L/h , apporte 5,8 grammes de

glucose par heure, ce qui repr6sente approximative- ment des apports 6nerg6tiques de 550 kcal/j [25]. Ainsi dans I 'IRA, il existe une nette tendance /t l'intol6rance glucidique, dont !a physiopathologie est complexe. I1 est, 1/t encore, bien difficile, in vivo, de faire la part entre ce qui revient fi I 'IRA ou/ t la maladie causale.

M6tabolisme prot~ique

L'6quilibre nutritionnel et m~tabolique des patients en IRA est tr6s variable. Le plus souvent, en cas d ' IRA associ6e / t u n choc, un sepsis, un 6tat post- op6ratoire compliqu6 ou un polytraumatisme s~v6re, les patients sont hypercataboliques, oliguriques ou anuriques, en acidose m~tabolique avec une aug- mentation importante de l'ur6e, du potassium et du phosphore sanguin, et sont en r~tention hydrosod6e marquee. Dans ce cas, la d6gradation prot6ique peut ~tre massive, jusqu'fi 200 fi 250 g/j voire plus. D'autres patients atteints d ' IRA isol6e, le plus sou- vent li6e /t une n6phrotoxicit6 des aminoglucosides ou des produits de contraste iod6s, conservent une diur6se et gardent une balance azot6e, un bilan hydrosod6, un 6quilibre acido-basique normaux. Darts ce cas, ils ne sont en g~n~ral pas hypercatabo- liques [26]. Dans le premier cas, l 'hypercatabolisme est multi- factoriel. - Les conditions sous-jacentes expliquent en g6n6ral l'hypercatabolisme (sepsis, choc, p6riode postop6ra- toire, polytraumatisme, rhabdomyolyse), et entra]- nent une augmentation de la concentration plasma- tique d'hormones, elles-m~mes cataboliques comme l'adr6naline, la noradr6naline, le cortisol et le gluca- gon. I1 existe 6galement un relargage d'endotoxines et de cytokines comme le TNF ou I'IL-1. Ainsi, le syndrome inflammatoire syst6mique (SIRS) souvent associ6 fi la maladie causale peut ~tre d616t~re sur le catabolisme prot~ique. Enfin, l 'augmentation 6ven- tuelle des besoins 6nerg6tiques de base, en particulier en cas de sepsis associ6, peut accroitre le catabolisme des prot~ines et acides amines si les apports 6nerg6- tiques sont inappropri6s [26-29]. - L'IRA, elle m~me, favorise l'hypercatabolisme : • Elle entra~ne une augmentation des concentrations s6riques d'hormones cataboliques, comme le gluca- gon. Elle provoque ~galement l 'augmentation des concentrations plasmatiques et tissulaires de m6ta- bolites endog6nes : plus de cent m~tabolites ont ~t6 actuellement mis en 6vidence. Certains de ces m6ta- bolites sont certainement biologiquement actifs, et probablement cataboliques ou anti-anaboliques [30]. • L'acidose est 6galement un facteur de d6gradation de prot6ines et d'acides amin6s. En effet, l'acidose m6tabolique, en elle-m~me, ind~pendamment de Fin-

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H. JAILLET

suffisance r6nale, augmente le catabolisme des pro- t~ines et des acides amines [31, 32]. I1 a ~t6 montr~ que la correction de l 'acidose m6tabolique dans I 'IRC peut diminuer l 'hypercatabolisme musculaire [33]. Le mbtabolisme prot6ique produit, /t l'~tat de base, 50 fi 100 mmol/j d'ions H+, li~s /t des acides non volatils, principalement les acides sulfurique et phosphorique, qui sont excr~t6s par le rein [1]. L ' IRA se complique habituellement d'une acidose m6tabolique, li~e fi la diminution de la capacit6 d'excrbtion des ions H+ e t / t l 'augmentation de leur production secondaire au catabolisme protbique. Cette acidose peut 6tre major6e par une augmenta- tion de production d'ions H+ li6e fi des anomalies associ~es (acidose lactique compliquant une hypo- perfusion tissulaire, une maladie h6patique ou un sepsis, acidoc6tose diab6tique, intoxication/t l'~thy- 16ne glycol). • L'insulinor6sistance constitue un autre facteur d'hypercatabolisme. Dans le muscle, le taux maxi- mum de synth6se prot~ique stimul6e par l'insuline est diminu6 par I 'IRA et la dbgradation prot6ique est augment~e m6me en pr6sence d'insuline [27]. Des ~tudes chez le rat ont montr~ que les anomalies du m6tabolisme prot6ique seraient associ6es/t celles du m6tabolisme glucidique : le relargage de tyrosine par le muscle est 6troitement corr~l~ au relargage de lactate associ6 fi la perfusion de glucose [27]. Ding et al. [34] ont montr6 que l'injection de facteur de croissance recombinant human insulin like growth factor de type I (rhIGF-I) chez des rats en IRA, am~liore la fonction r6nale et r~duit le catabolisme musculaire (diminution de la d6gradation prot6ique et augmentation de la synth6se protbique des mus- cles squelettiques). Ainsi, le mbtabolisme 6nerg~tique intracellulaire inadapt~ favorise la d~gradation pro- t~ique et emp~che le r~trocontr61e de la synth~se prot~ique. • La d6gradation excessive des prot6ines musculaires dans I 'IRA est associ6e /t un d6faut de synth~se prot6ique au niveau des muscles squelettiques [35,36]. Au contraire, dans le foie, l'extraction des acides amines/t partir de la circulation, l'ur6ogen6se et la synth~se prot6ique sont augment~es [22]. Des 6tudes in vitro ont montr6 que le transport trans- membranaire des acides amin6s est alt6r6 dans I 'IRA [37-39], ce qu'il faut peut-gtre rapprocher des ano- malies du transport transmembranaire ionique, no- tamment dans le cas du sodium [32]. Ces alt6rations m~taboliques entrainent un d6s6quilibre entre les pools plasmatiques et intracellulaires des acides ami- nes [35, 40]. • Certains acides amines sont normalement synth6- tis6s ou convertis par le rein, puis relargu6s dans la circulation g6n~rale : c'est le cas de la cyst~ine, de la tyrosine, de la s~rine ou de l'arginine. Ainsi, ces acides amin6s peuvent devenir essentiels en cas

d ' IRA et ainsi contribuer aux alt6rations du pool d'acides amines [41, 42]. Par contre, les r~sultats des diff6rentes 6tudes in vivo sur le b~n6fice apport6 par l'adjonction d'acides amin6s essentiels dans la nutri- tion des patients en IRA sont contradictoires, en particulier en termes de r6cup~ration de la fonction r~nale ou de survie des patients [43]. • Enfin, le rein est un important organe de d6grada- tion prot6ique. Les petits peptides sont filtr6s et catabolis6s au niveau de la bordure en brosse tubu- laire, et les acides amin6s constitutifs sont r6absor- b~s et recycl6s dans le pool m~tabolique. Dans I'IRA, le catabolisme peptidique (dipeptides et pep- tides hormonaux) est retard+ [44]. Par ailleurs, le m6tabolisme des protbines et des acides amines dans I 'IRA peut 6tre modifi6 par la perte de masse tissu- laire m6taboliquement active.

- Le traitement de I 'IRA lui-m6me peut enfin jouer un rble : L'+puration extrar6nale, elle-m6me, est responsable d'une majoration de l'hypercatabolisme [12, 45-48]. D'une part, le taux de d6gradation prot~ique semble 6tre corr616 au d~bit de filtration de l'ur6e. D'autre part, les diff~rentes m~thodes d'bpuration extra- r~nale ont des effets mbtaboliques diff6rents, 6tudi6s essentiellement dans l'insuffisance r~nale chronique [49-53]. Darts I'IRA, plusieurs ~tudes ont compar6 les effets m6taboliques des diff6rentes mathodes d'6puration extrar~nale. Les pertes en acides amines varient entre 7 et 12 g/j (soit 1 ~t 2 grammes d'azote) en h6mofiltration et entre 5 et 12 g/j en h6modialyse [54-58]. Le type de membrane utilis6e semble 6gale- ment jouer un rble, en effet les membranes cellulosi- ques ont un effet procatabolique propre que n'ont pas les membranes synth6tiques [12]. Ainsi, de multiples facteurs dans I 'IRA concourent au catabolisme prot6ique. Plusieurs 6tudes ont bva- lu6 les pertes prot6iques par mesure de l'excr~tion azot~e fi 1,2/t 1,5 g/kg.j. D'autres 6tudes ont ~valu6 les besoins prot~iques/t 1 g/kg.j contre 0,5 ~ 0,7 g/kg.j chez l'adulte normal [59]. L'estimation des besoins prot6iques/t partir des 6quations pr6dictives, faisant intervenir l'fige, le sexe, le poids, la taille et les facteurs de stress, est mal corr616e fi l 'estimation donn~e par le taux de catabolisme prot6ique. Cela peut s'expliquer en partie par la variabilit6 du taux de catabolisme prot6ique chez le m~me patient dans le temps. Ainsi, le taux de d6gradation prot6ique peut varier de 83 fi 140 g/j chez un m6me patient sur une p~riode de cinq jours [7, 60]. Les besoins sous 6puration extrarbnale sont real connus et discor- dants selon les ~tudes. Par ailleurs, peu d'6tudes ont essay~ de d6finir les apports optima,/t la fois quanti- tatifs et qualitatifs, de prot6ines chez ces patients. La place des acides amin6s essentiels, des c6toanalo- gues, de la supplbmentation en acides amin6s, les quantit6s globales de prot~ines et l 'intrication des

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I N S U F F I S A N C E Rt~NALE A I G U E ET MI~TABOLISMES

indications et des m6thodes de dialyse ne font tou- jours pas l 'objet d 'un consensus.

M6tabolisme lipidique

L ' I R A est 6galement fi l 'origine de profondes alt6ra- tions du m6tabolisme lipidique. La concentrat ion des tr iglyc6rides, par t icu l i6rement des f rac t ions V L D L et L D L est augment6e, alors que celle du cholesterol total, en particulier du cholest6rol-HDL, est diminu6e [18, 61] et, de plus, les concentrations d'apoprot~ines AI et CII sont diminu6es [35]. L 'ano- malie m6tabolique essentielle est une diminution de la lipolyse [62]. Celle-ci est diminu6e lors de l 'instal- lation de l'insuffisance r6nale, d6s que la clairance de la cr6atinine devient inf6rieure/t 30-50 m L / m i n [35]. L'activit6 du syst~me lipolytique, li6e ~i la lipopro- t~ine-lipase p~riph6rique et la triglyc6ride-lipase h~- patique, est diminu~e de plus de 50 % par r a p p o r t / t la normale, et l'activit~ lipolytique post-h6parine est diminu6e dans I ' IRA [62]. La demi-vie des graisses est doubl6e et la clairance des ~mulsions lipidiques s tandard est diminu6e de plus de 50% [61]. Les 6mulsions lipidiques pour alimentation parent6rale contiennent en g6n6ral des triglyc~rides fi chaines longues. Des 6mulsions contenant un m61ange de triglyc6rides fi chaines longues et /t cha~nes moyen- nes ont 6t6 propos~es, dans l 'hypoth6se d'une 61imi- nation plasmatique plus rapide des chaines moyen- nes (affinit6 plus grande pour la lipoprot6ine lipase, m6tabolisme rapide et ind~pendant de la carnitine). Cependant , il a ~t6 montr6 que l'61imination des triglyc6rides fi cha~ne moyenne est retard6e dans I ' IRA parall~lement fi celle des cha~nes longues [63]. Quoi qu'il en soit, les lipides restent la principale source 6nerg6tique, m~me chez les patients en I R A [13]. I1 est fi noter que les lipides ne sont ni dialysa- bles ni ultrafiltrables [25].

Conclusion

L ' I R A s 'accompagne d'anomalies m&aboliques di- verses pour partie li6es aux affections responsables de sa consti tution, sans qu'il soit toujours facile d'isoler ce qui est propre ~ I ' IRA. La cons6quence de ces anomalies, lorsque I ' IRA s'int6gre dans le cadre d 'une d6faillance multivisc6rale, est un hyper- catabolisme qui concourt fi la gravit6 de la situation.

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