Chronic  Kidney  Disease  (CKD)  

Nutri&on  Dilemmas,  Controversies  &  Issues    

Objec&ves  

•  To  discuss  the  role  of  nutri&on  in  clinical  outcomes  of  chronic  kidney  disease  (CKD)  

•  To  discuss  and  update  on  the  nutri&on  management  of  CKD  

•  To  iden&fy  problem  areas  in  nutri&on  management  of  CKD  

Prevalence  of  malnutri&on  

•  United  States:  Prevalence  of  CKD  Stage  3-‐5:  2.6%  1  

•  Philippines:  In  hemodialysis  pa8ents:2,3  – Prevalence  of  malnutri8on:  75%2  – Severe  malnutri8on:  56.8%2;  36%3  

1.  NNHeS  2003-‐2004  Renal  Report  2.  Divina  R  et  al.  Nutri&onal  status  of  hemodialysis  pa&ents  in  the  Philippines:  a  cross  sec&onal  

survey  in  four  out-‐pa&ent  dialysis  centers.  PhilSPEN  Online  J  Paren  Ent  Nutr  Jan  2010  -‐  Jan  2012:  82-‐89.  hXp://www.dpsys120991.com/POJ_0010.html  

3.  Boado  JA  et  al.  Nutri&onal  assessment  of  pa&ents  on  maintenance  hemodialysis  using  Dialysis  Malnutri&on  Score  (DMS).  PhilSPEN  Online  J  Paren  Ent  Nutr  Feb  2012  -‐  Dec  2014:  74-‐88.  2013.  hXp://www.dpsys120991.com/POJ_0018.html    

Morbidity  and  mortality  in  CKD  

Tonelli  M  et  al.  Chronic  Kidney  Disease  and  Mortality  Risk:  A  Systema&c  Review.  J  Am  Soc  Nephrol  2006;    17:  2034–2047  

Malnutri&on  and  survival  

Qureshi  AR  et  al.  Inflamma&on,  Malnutri&on,  and  Cardiac  Disease  as  Predictors  of  Mortality  in  Hemodialysis  Pa&ents.  J  Am  Soc  Nephrol  2002;  13:  S28–S36.    

HGS  =  Hand  Grip  Strength  SGA  

Pathophysiology  of  PEW  in  CKD  

PEW:  Protein  Energy  Was&ng;  ESRD:  End  Stage  Renal  Disease  

Very  Low  Protein  prescrip8on  

LBM  Loss  and  Mortality  

•  LBM  loss  leads  to:  –   ä  Physical  strength  – ä  ADL  (ac&vi&es  of  daily  living)  

– ä  Organ  func&on  – ä  Whole  body  protein  metabolism  

– ä    Wound  healing  – ä    Immune  func&on   Demling  R.  ePlasty  

2009;9:65-‐94  LBM  =  Lean  Body  Mass/Muscle  Mass  =  PEW  PEW  =  Protein  Energy  Was&ng  

The  MDRD  Study*  •  Study  period:  1989-‐1993  •  550  trial  par&cipants  with  

predominantly  stage  4  nondiabe&c  chronic  kidney  disease    

•  Compared  results  of  these  diets:  –  Low-‐protein  diet  (0.58  g/kg/d)    –  Very  low-‐protein  diet  (0.28  g/

kg/d)  supplemented  with  a  mixture  of  essen8al  ketoacids  and  amino  acids    

•  Median  &me  to  death  =  10.6  years  

•  THERE  ARE  MORE  DEATHS  IN  VERY  LOW  PROTEIN  DIET  GRP  

 Outcome    

Low  protein  

Very  low  protein  

Hazard  Ra8o  

Developed  kidney  failure  

117    (90.7%)  

110    (87.3%)   0.83  

Died  30    

(23.3%)  49    

(38.9%)   1.95  

Reached  composite  outcome  

124    (96.1%)  

120    (95.2%)   0.89  

Menon  V.  Effect  of  a  Very  Low-‐Protein  Diet  on  Outcomes:  Long-‐term  Follow-‐up  of  the  Modifica&on  of  Diet  in  Renal  Disease  (MDRD)  Study.  Am  J  Kidney  Dis,  2009.    

(*MDRD  =  Modifica&on  of  Diet  in  Renal  Disease)  

Malnutri&on  diagnosis  

•  Subjec&ve  global  assessment  – Validated  in  Philippine  semng  1,2  

•  Is  serum  albumin  a  good  marker  of  nutri&onal  status?  3  –   Unwarranted;  it  is  a  marker  of  illness  – Strategy  of  supplying  expensive  nutri&onal  supplements  as  a  reflexive  first  step  in  managing  hypoalbuminemia  should  be  discouraged  

1.  Lacuesta-‐Corro  et  al.  PhilSPEN  Online  Journal.  hXp://www.dpsys120991.com/POJ_0002.html    2.  Boado  JR  et  al.  PhilSPEN  Online  Journal.  hXp://www.dpsys120991.com/POJ_0018.HTML    3.  Friedman,  Reassessment  of  Albumin  as  a  Nutri&onal  Marker  in  Kidney  Disease.  Journal  of  

American  Society  of  Nephrology.  2010  

Nutri&onal  Assessment  in  CKD  

ASPEN  Core  Curriculum,  2012.  p.  497  

•  Required  data:  –  Subjec&ve  global  assessment  – Anthropometric  measures  –  Per&nent  laboratory  data  (crea&nine,  serum  visceral  protein  concentra&ons,  inflammatory  markers)  

– Diet  History  –  Physical  Examina&on  

•  Addi&onal  data  that  will  help:  –  Cause  of  CKD  and  associated  complica&ons.  –  Evalua&on  of  medica&ons  (nephrotoxic,  need  for  renal  adjustment).  

Goals  of  nutri&on  in  CKD  

•  Nutri&onal  status  – Maintain  or  further  improve  lean  body  mass  and  func&on  

•  Kidney  status  and  func&on  – To  sustain  what  is  leq  of  the  normal  func&ons  of  the  kidney  

– To  slow  down  the  deteriora&on  caused  by  the  disease  process  

Goal:  maintain/improve    nutri&on  status  

•  Strategies:  – Adequate  calories  (=carbohydrate  and  fat)  – Adequate  protein  to  maintain  protein  balance  with  minimum  stress  on  kidney  func&on  

– Adequate  micronutrient  balance  

Energy  requirements  Energy  recommenda8ons   ESPEN   ASPEN  

Conserva&ve/Predialysis  state   >  35  kcal/kg   35-‐38  kcal/kg  

Hemodialysis  state   30-‐35   35-‐38    Peritoneal  dialysis  state   >35   35-‐38  x  (1.1  -‐  1.2)*  

ESPEN:  European  Society  of  Parenteral  and  Enteral  Nutri&on  ASPEN:  American  Society  of  Parenteral  and  Enteral  Nutri&on  *  Stress  factor  added  when  using  the  Harris-‐Benedict  formula  

Protein  requirements  Energy  recommenda8ons   ESPEN   ASPEN  

Conserva&ve/Predialysis  state   0.6-‐0.8  g/kg   0.6-‐0.8  g/kg  

Hemodialysis  (HD)   1.1-‐1.4     1.2-‐1.3  CRRT   >1  -‐  2.5  Peritoneal  dialysis  (PD)   1.2-‐1.5  

1.2-‐1.3  to    1.5-‐1.8  

ESPEN:  European  Society  of  Parenteral  and  Enteral  Nutri&on  ASPEN:  American  Society  of  Parenteral  and  Enteral  Nutri&on  

CKD    Stage  1-‐3   CKD  G4  (severe)   CKD    G5  (failure)  

Energy     Variable   22-‐35  kcal/kg   30-‐35  kcal/kg  

Protein   DM:  0.8-‐1  g/kg/d,    ≥50%  high  biologic  value  Non-‐DM:  0.8  g/kg  

DM:  0.8-‐1  g/kg  Non-‐DM:  0.6-‐0.8  g/kg  

≥  1.2  g/kg  (HD)  1.2-‐1.3  kg.kg  (PD)  

CKD  specific    recommenda&ons  1,2,3  

1.  Kopple,  2001;  Mitch  2010;  Na&onal  Kidney  Disease  Educa&on  Program  (NKDEP),  2010;    2.  American  Diete&c  Associa&on,  2010;  Uhlig,  2010;  Byham-‐Gray  and  Wiesen,  2004);    3.  Na&onal  Kidney  Founda&on,  2009  

DM  =  Diabetes  Mellitus  HD  =  Hemodialysis  PD  =  Peritoneal  dialysis  

Clinical  pathway  to  feeding:  CKD  

Micronutrient  losses  

Issues/dilemmas/controversies  

•  CKD  pa&ents  are  at  risk  of  malnutri8on,  however  the  amount  of  protein  needed  to  upbuild  might  be  in  excess  of  the  amount  that  the  diseased  kidney  can  handle  which  may  lead  to  uremia.  

•  In  the  hospital  semng,  it  is  common  that  a  low  albumin  level  is  aXributed  with  malnutri&on  hence  Clinical  Nutri&on  physicians  are  expected  to  give  the  maximum  protein  level  allowable  in  cases  of  hypoalbuminemia  even  in  renal  pa&ents.  

Issues/dilemmas/controversies  

•  How  low  should  the  protein  intake  be?    – The  MDRD  study  review  showed  very  low  protein  intake  is  harmful  (=death)  

•  Are  there  indica&ons  for  increasing  protein  intake?  

•  When  the  serum  albumin  is  low,  do  I  have  to  correct  it  immediately  with  albumin  infusion?  

•  Can  eggs  provide  all  protein  needs?  What  is  meant  by  high  biological  value  protein?  

What  is  the  value  of  achieving  adequate  protein  intake?  

•  Anabolic  resistance  requires  more  amino  acids  to  achieve  adequate  muscular  synthesis  rate.  

•  The  inflammatory  status  and  its  effects  on  the  rest  of  the  organ  systems  require  more  amino  acids  for  the  synthesis  of  acute  phase  response  proteins.  

•  The  need  for  cysteine,  the  rate  limi&ng  step  of  glutathione  synthesis,  in  order  to  limit  oxida&ve  stress.  

•  Preven&on  in  glutamine  deple&on  in  muscle  and  plasma.  

•  Increased  u&liza&on  in  both  increased  metabolic  rate  and  requirements.  

Preiser  et.  Al.  Cri&cal  Care  (2015)  19:35    

What  is  the  value  of  achieving  adequate  protein  intake?  

•  Effects  of  achieving  a  zero  protein  balance:  – Efficient  use  of  non-‐protein  calories  for  both  metabolic  and  inflammatory  requirements  

– When  the  amino  acid  mix  (in  both  EN  or  PN)  is  close  to  requirements:  •  Urea  synthesis  is  reduced  •  Nitrogen  balance  improves  •  Amino  acid  catabolism  is  minimized  and  whole-‐body  protein  turnover  decreases.  

EN:  Enteral  Nutri&on  PN:  Parenteral  Nutri&on  

Preiser  et.  Al.  Cri&cal  Care  (2015)  19:35    

What  are  the  factors  causing  protein  loss  in  CKD?  

•  Kidney  disease  –  Reduced  oral  intake  of  nutrients  

(anorexia,  depression,  restric&ve  diets,  low  social  status)  –  most  important  

–  Effects  on  gastric  mo&lity  and  rest  of  the  gut  

–  Endocrine  factors  (growth  factor  abnormali&es,  deficiency  in  erythropoie&n  and  male  hormones,  insulin  resistance,  hyperparathyroidism)  

•  Inadequate  blood  purifica8on  –  Uremia;  metabolic  acidosis  

•  Dialysis  associated  factors    –  Loss  of  macro  and  micro  

nutrients,  inflammatory  response  

•  Others:  –  Diabetes  mellitus  and  

inflammatory  state  –  Reduced  physical  ac&vity  

What  is  the  role  of  protein    restric&on  in  CKD?  

•  Preserve  renal  func&on  by  reducing:  –  intraglomerular  pressure  –  solute  load  – mesangial  stretch    –  toxic  products  of  metabolism    –  overall  nephron  ac&vity  

•  Dietary  protein  restric&on    –  decreases  the  severity  of  uremic  symptoms    –  can  delay  the  onset  of  dialysis  need  –  and  preserves  GFR  

ASPEN  Core  Curriculum  Chapter  29,  p    495  

What  do  the  evidence(s)  say  for  low  protein  restric&on?  

Nutri&on  therapy  in  Chronic  Kidney  Disease.  2012.  p.  125  

•  Studies  exploring  the  long  term  risks  and  benefits  of  an  LPD  (=Low  Protein  Diet)  have  yielded  mixed  results.  

•  Shorualls  in  many  of  the  studies  include:  –  Poor  assessment  of  adherence  to  prescribed  protein  intake  levels  –  Limited  long  term  follow-‐up  –  Exclusion  of  diabe&cs  

•  Given  that  restric8ng  protein  intake  has  the  poten8al  to  preserve  renal  func8on  and  reduce  the  symptoms  of  uremia  with  minimal  impact  on  nutri8onal  status,  many  feel  that  this  recommenda8on  should  be  u8lized  more  frequently  with  close  monitoring  by  a  die88an  

Is  there  evidence  for  increasing  the  protein  dose  for  CKD?  

How  to  achieve  adequate  to  high  protein  dose  in  CKD  

•  Formula&on:  – Oral  supplementa&on  –  EN  (Enteral  Nutri&on)  like  tube  feeding  –  PN  (Parenteral  Nutri&on)  

•  IDPN  (Intradialy&c  Parenteral  Nutri&on)  –  Combina&ons  – Micronutrients  should  be  given  daily  

•  Close  monitoring  –  Calorie  and  protein  coun&ng  – Die&&an  or  a  nutri&on  team  

Biological  value  of  protein  source  

•  HIGH  •  contains  the  essen&al  amino  acids  in  a  propor&on  similar  to  that  required  by  humans  

•  animal  sources  of  protein,  such  as  meat,  poultry,  fish,  eggs,  milk,  cheese  and  yogurt  

•  LOW  •  one  or  more  essen&al  amino  acids  are  scarce  

 •  Plant  sources  of  protein  like  legumes,  grains,  nuts,  seeds  and  vegetables  

European  Food  Informa&on  Council.  hXp://www.eufic.org/  

Egg  white  

70  gm  protein/day  =  23  pieces  of  eggs/day  

If  serum  albumin  is  low  Low  serum  albumin  

History,  PE,  laboratory  

•  Extreme  dietary  protein  deficiency  (

If  serum  albumin  is  low  

•  Factors  causing  low  serum  albumin  – Reduced  hepa&c  synthesis  and  secre&on  due  to  inflamma&on,  malnutri&on  or  poor  intake  

– Exchanges  between  the  intra-‐  and  extravascular  compartments    

–  Increased  lympha&c  uptake  – Altera&ons  in  volume  of  distribu&on  (including  hemodilu&on)  

– Body  losses  Friedman  AN  ,  Fadem  SZ.  Reassessment  of  albumin  as  a  nutri&onal  marker  in  kidney  disease.  J  

Am  Soc  Nephrol  2010;  21:  223–230  

Mechanism  of  kidney  injury  

• Increased  workload  of  remaining  nephrons.  

•  Increased  GFR  results  in  intraglomerular  hypertension,  stretching  of  the  mesangial  suppor&ng  cells,  and  an  increase  in  oxygen-‐free  radicals  and  other  inflammatory  metabolic  products  

•  progressive  scarring  of  the  remaining  glomeruli.  

ASPEN  Core  Curriculum  Chapter  29,  p  494  

Goal:  improve  kidney  status  and/or  func&on  

•  Special  nutri&on  that  intervene  in  the  kidney  disease  process  – An&-‐inflammatory  nutri&on  

•  Fish  oils  •  Glutamine  

– Keto-‐analogs  

Fish  Oils  (w3  FaXy  Acids)  

Glutamine  

Ketoanalogs  •  Background:    

–  CKD  >  endogenous  nitric  oxide  synthase  inhibitor  asymmetric  dimethylarginine  (ADMA)  are  elevated  and  may  contribute  to  vascular  complica8ons  

•  Methodology:  prospec&ve  randomized;  obese  pa&ents;  36  mos  ff-‐up  –  Diet:  0.6  g/kg  protein;  28-‐30  kcal/kg  –  Study  group:  keto-‐amino  acids  at  100  mg/kg  

•  Results:  Study  group  >  significant  changes  –  êBMI  –  ê  in  the  plasma  level  of  ADMA  –  ê  in  pentosidine  (marker  for  AGEs  =  advanced  glyca+on  end  

products),  proteinuria,  glycated  Hb  and  LDL-‐cholesterol    

Teplan  V  et  al.  Reduc&on  of  plasma  asymmetric  dimethylarginine  in  obese  pa&ents  with  chronic  kidney  disease  aqer  three  years  of  a  low-‐protein  diet  supplemented  with  keto-‐amino  acids:  a  

randomized  controlled  trial.  Wien  Klin  Wochenschr.  2008;120(15-‐16):478-‐85  

What  are  we  doing?  

•  Ins&tu&on:    – Nutri&on  Screening  and  Assessment  

•  Prac&ce:    –  Evidence-‐based  guidelines  and  clinical  pathways*  –  For  pa&ents  not  on  dialysis:  0.8  –  1.0  g/kg/day  –  For  pa&ents  on  dialysis:  1.2  –  1.5  g/kg/day  –  Request  for  serum  prealbumin  and  CRP  to  rule  out  inflamma&on  (if  available)  

–  If  inflamma&on  is  ruled  out,  upper  protein  limit  may  be  used.  

*Once  you  have  logged  in  as  PhilSPEN  member:  .  .  ./ClinicalNutriGuidelines.php    

What  can  we  say?  

•  Recommenda&on:  – Always  coordinate  with  aXending  nephrologist  – Refer  to  available  evidence  based  clinical  guidelines*  

– Evaluate  the  cause  of  hypoalbuminemia  (inflammatory  status/cri&cal  illness?)  

– Clinical  experience/judgment  

*Once  you  have  logged  in  as  PhilSPEN  member:  .  .  ./ClinicalNutriGuidelines.php    

THANK  YOU