Plasma and erythrocyte phospholipids fatty acids composition in the general population and in hemodialysis patients

Cardiovascular (CV) morbidity and mortality are increased in hemodialysis (HD) patients compared to the general population regardless of gender, age, race and the presence of diabetes mellitus. In particular, CV mortality observed in uremic patients aged 25 to 35 years equals that observed in the general population aged over 85. The evaluation of these traditional risk factors does not explain the phenomenon completely; it is therefore necessary to examine other factors associated with chronic renal failure such as proteinuria, chronic inflammation, oxidative stress, electrolyte disturbances and malnutrition in particular. However, previous investigations on plasma and erythrocyte concentration of fatty acids in end-stage renal disease (ESRD) patients yielded to contradictory results. As kidney function declines, an altered lipid profile is observed in renal patients: total cholesterol, LDL-cholesterol and triglycerides are significantly increased, while HDL cholesterol is significantly reduced. Low HDL-cholesterol is always associated with hypertriglyceridemia and it is strictly linked to the changes in triglyceride metabolism. Accordingly, Chronic Kidney Disease (CKD) patients show lipid and lipoprotein metabolism disturbances and changes in the metabolism of fatty acids may also develop. Several studies reported the protective effect of omega-3 PUFAs on cardiovascular system due to their anti-arrhythmic effect and to their ability to reduce triglycerides levels. Currently, there are no studies designed to investigate the composition of plasma and erythrocyte PUFAs in HD patients in Italy. Aim of the present study was thus to compare plasma and erythrocyte PUFAs composition in a group of Italian Caucasians HD patients and in a group of healthy subjects, in order to investigate the presence of a further cardiovascular risk factor in an established high-risk population. We also evaluated omega-6/omega-3 ratios (arachidonic acid (AA)/ eicosapentaenoic acid (EPA) and arachidonic acid (AA)/ docosahexaenoic acid (DHA)) and the possible differences in PUFAs concentrations between the two studied groups (HD patients and control group of healthy subjects). We measured erythrocyte fatty acids as a marker of cell membrane fatty acids as well as of the phospholipid dietary intake. Our results suggest that many classes of PUFAs are lacking in HD patients, due to the removal of nutrients during the dialysis and to persistent malnutrition. Monitoring PUFAs concentration in erythrocyte cell membranes may be possible to predict the cardiovascular risk in HD patients; several studies, in fact, revealed a strong correlation between omega-3 fatty acids concentration in myocardium and in erythrocytes. Consequently a dietary treatment addressed to increase omega-3 EPA and DHA and to optimize omega-6/omega-3 ratio may exert a protective action and reduce the risk of CVD also in HD patients.

Numerosi studi epidemiologici hanno dimostrato che la mortalità e la morbidità cardiovascolare in pazienti emodializzati è aumentata rispetto alla popolazione generale. In particolare la mortalità cardiovascolare osservata in pazienti uremici in età compresa tra i 25 e i 35 anni è uguale a quella osservata nella popolazione generale degli over 85. Questo fenomeno potrebbe essere spiegato considerando sia i fattori di rischio tradizionali quali fumo, ipertensione e diabete mellito, sia i fattori associati al danno renale cronico (proteinuria, malnutrizione, stato infiammatorio cronico, stress ossidativo, alterazioni elettrolitiche, etc). La dislipidemia è stata considerata un importante fattore di rischio per la progressione dell’aterosclerosi in pazienti uremici nei quali frequentemente è presente un metabolismo fosfolipidico alterato. Nei pazienti emodializzati infatti osserviamo un significativo aumento del colesterolo totale, del colesterolo LDL e dei trigliceridi, mentre la frazione HDL è marcatamente ridotta. Numerosi studi hanno ormai acclarato che gli acidi grassi polinsaturi (PUFA) riducono il rischio di malattia cardiovascolare (CVD) nella popolazione generale in virtù della loro importante funzione antiaritmica e di regolazione dei livelli dei lipidi ematici. Lo scopo del nostro lavoro è stato quello di determinare la composizione dei PUFA totali e di membrana in un gruppo di pazienti caucasici in emodialisi (HD) e in un gruppo di soggetti sani (soggetti di controllo). Inoltre è stata valutata la relazione tra gli acidi grassi omega-6 ed omega-3, acido arachidonico (ARA)/acido eicosapentanoico (EPA) e acido arachidonico (ARA)/acido docosaesanoico (DHA), e le possibili differenze in concentrazione nei PUFA tra i due gruppi studiati. Nel nostro lavoro è stata osservata una diversa composizione dei PUFA totali e di membrana tra la popolazione generale e i soggetti emodializzati, in particolare molti PUFA sono mancanti o in difetto nei pazienti emodializzati rispetto ai soggetti sani di controllo. Questo andamento può essere spiegato considerando la perdita di sostanza nutrienti durante la dialisi e lo stato di malnutrizione che caratterizza tali pazienti. Monitorando le concentrazioni dei PUFA di membrana dei globuli rossi sarebbe dunque possibile predire il rischio cardiovascolare nei pazienti emodializzati. La concentrazione di acidi grassi, presenti nella membrana eritrocitaria, sembrerebbe rispecchiare la concentrazione di quelli presenti nella membrana del miocardio. Mediante una dietoterapia mirata, finalizzata ad aumentare i livelli di PUFA omega-3 e ad ottimizzare il rapporto tra omega-6 e omega-3, sarebbe possibile esercitare un’azione protettiva cardiovascolare anche in pazienti emodializzati.