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Hessian-Aware Stochastic Gradient Descent

Chapter 4: Scalability of Large-Scale Analog Neural Networks

4.4 Improving Resiliency of Analog Neural Networks

4.4.3 Hessian-Aware Stochastic Gradient Descent

El correcto apoyo nutricional constituye uno de los pilares fundamentales en el tra- tamiento del paciente séptico. La sepsis desencadena una respuesta sistémica hormonal, metabólica, circulatoria e inmunológica en cascada que se pone en marcha por la presen- cia de microorganismos o de sus toxinas.

El paciente séptico presenta un estado de hipermetabolismo durante periodos prolongados de tiempo, que vendrá definido por un incremento en el gasto energético basal y en el consumo de oxígeno. En esta situación hay una movilización de carbohidra- tos, grasas y proteínas para mantener los procesos inflamatorios, la función inmunitaria y la reparación de los tejidos, a expensas de una disminución en la masa corporal magra. En ausencia de un adecuado soporte nutricional alguno de estos procesos se puede ver com- prometido.

Por tanto, el soporte nutricional en el paciente séptico debe de ser contemplado, en un sentido amplio, como un soporte metabólico. Los objetivos que se persiguen con el soporte nutricional del paciente séptico son:

– Proveer de sustratos para la producción hepática de proteínas reactantes de fase aguda, proteínas secretoras y glucosa.

– Incrementar la síntesis de proteínas necesarias para la reparación de heridas. – Aportar los sustratos necesarios para el correcto funcionamiento del sistema

inmune y la rápida replicación de las células implicadas en la misma. – Corregir los desequilibrios metabólicos que se producen.

SOPORTENUTRICIONAL

La nutrición del paciente séptico es compleja y muchos puntos importantes per- manecen sin resolver. El único principio claramente aceptado es que la evaluación y el soporte nutricional debe ser individualizado para cada paciente. Diversos factores influyen en la realización del plan nutricional:

– El origen y grado de severidad de la sepsis. – El estado nutricional previo.

– El conocimiento del estado nutricional evolutivo, especialmente de la tasa meta- bólica y de las pérdidas nitrogenadas.

– La función de los órganos vitales: riñones, hígado, pulmones, corazón. – El tiempo estimado para el soporte nutricional.

– La disponibilidad y funcionamiento del tracto gastrointestinal para la alimentación. – La función inmunitaria.

– La posibilidad de interacciones con otras medidas terapéuticas o alergias. – El estado de líquidos y electrolitos.

Debe realizarse, en función de todas estas premisas, un plan nutricional individuali- zado para cada paciente, que incluya el número de calorías totales a administrar diaria-

mente y su distribución en cada una de las distintas fuentes nutritivas (glucosa, lípidos y proteínas), así como el total de minerales, oligoelementos y vitaminas.

La realización de los balances nitrogenados revelarán la magnitud de las pérdidas proteicas y podrán ajustarse así las fórmulas utilizadas. La calorimetría indirecta, cuando sea posible, o la ecuación de Harris-Benedict, nos determinarán las necesidades energéticas y la utilización de los distintos substratos.

Actualmente se considera que la nutrición enteral es el método preferente de administración de los nutrientes en el paciente séptico, siempre y cuando el tubo digesti- vo sea funcionante.

REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS

En el caso de la sepsis, por comparación con estudios de calorimetría indirecta, se considera como necesidades energéticas más adecuadas la obtenida tras multiplicar la ecuación de Harris-Benedict por un factor de 1.3-1.5, aunque el uso de la calorimetría indi- recta, cuando se dispone del aparataje necesario, nos permite su ajuste individualizado con total precisión.

La mayoría de los pacientes sépticos requieren entre 25-35 kcal/kg/día, aunque sus necesidades calóricas varían enormemente a los largo de su evolución, con la actividad, fie- bre, progresión de la enfermedad, etc. La relación kcal no proteicas/g de N2 debe estar entre 110-130 en agresión moderada y 80-110 en agresión severa.

Es importante no sobrealimentar al paciente séptico, lo que provocaría un aumen- to de la retención de grasas y agua entre otras complicaciones. Tanto es así, que algunos autores recomiendan administrar solamente el 80% de las necesidades calóricas calculadas en el paciente críticamente enfermo parta evitar los efectos negativos de la sobrealimen- tación. En todo caso, el aporte nutricional se debe de ajustar en función del balance nitro- genado y de la medición de las proteínas viscerales en plasma. No hay que olvidar que el primer objetivo del soporte nutricional del paciente séptico es obtener un balance nitro- genado equilibrado o positivo, intentando minimizar las pérdidas de nitrógeno.

REQUERIMIENTOS DENUTRIENTES

1. Proteínas. El hipermetabolismo de la sepsis produce una pérdida neta de masa muscular, como consecuencia de un aumento en la degradación proteica en relación con su síntesis, lo que se caracteriza por un balance nitrogenado negativo. Sin el apoyo nutri- cional el paciente séptico puede perder hasta 15 g de nitrógeno al día, que viene a repre- sentar 0.5 kg. de masa celular.

La administración exógena de aminoácidos aumenta la velocidad de síntesis pro- teica, ayudando a minimizar las pérdidas de masa corporal magra y proporcionando subs- tratos para la síntesis hepática, gluconeogénesis y oxidación celular. La cantidad habitual- mente utilizada de nitrógeno oscila entre los 0.25 y 0.30 g/kg/día.

Se ha propuesto la utilización de mezclas enriquecidas con aminoácidos de cadena ramificada, que incrementan la síntesis proteica y reducen la proteolisis muscular, aunque los estudios son contradictorios y no se ha demostrado de forma concluyente un aumen- to de la supervivencia.

En las situaciones de elevado estrés metabólico como la sepsis, algunos aminoáci- dos han demostrado poseer efectos beneficiosos específicos en determinados tejidos, estando sus necesidades aumentadas en estas situaciones. Así, la arginina parece mejorar la inmunocompetencia en enfermos con inmunidad disminuida por el estrés metabólico. Por su parte, la glutamina se convierte en un aminoácido esencial en estas situaciones, por ser el sustrato energético principal de los enterocitos y preservar la integridad de la muco- sa intestinal y de su efecto barrera, previniendo contra el fenómeno de la traslocación bac- teriana. Por ello, se han propuesto la utilización de fórmulas específicas, en nutrición ente- ral, que contienen arginina, además de nucleótidos y ácidos grasos w-3 (inmunomodula- doras) o bien enriquecidas con glutamina, estas últimas también disponibles en nutrición parenteral mediante la administración de dipéptidos de glutamina.

2. Carbohidratos. En el paciente séptico, el metabolismo de la glucosa está clara- mente alterado. Durante el hipermetabolismo, hay un aumento de la producción de glu- cosa por el hígado por elevación de la glucogenolisis y de la neoglucogénesis, de forma que las concentraciones de glucosa circulante generalmente están elevadas. Este aumento en la producción de glucosa va a ser fundamental para mantener la homeostasis, por el gran aumento de su consumo por los tejidos periféricos.

Los pacientes sépticos desarrollan cierto grado de resistencia a la insulina, de forma que la hiperinsulinemia es incapaz de suprimir la producción hepática de glucosa o de esti- mular el uso de la glucosa por los tejidos periféricos.

La glucosa sigue siendo el principal substrato energético. En estos pacientes, debe infundirse no más de 4-5 g/kg/día a un ritmo no superior a 4 mg/kg/min. y debe propor- cionar del 50 al 70% de los requerimientos calóricos no proteicos. Se debe de administrar insulina si aparecen glucemias superiores a 180-200 mg/ml, vigilando la aparición de posi- bles hipoglucemias. El comportamiento de la tolerancia a la glucosa y las necesidades de insulina tienen valor evolutivo en la sepsis, ya que cuando se agrava aumenta la intoleran- cia a la glucosa, disminuyendo al mejorar el cuadro séptico.

Disponemos de otros hidratos de carbono, como el azúcar fructosa, los polioles xilitol y sorbitol y el triol glicerol que han demostrado tener un metabolismo parcialmen- te independiente de la insulina, no condicionando hiperglucemia marcada, que podrían ser beneficiosos en el paciente séptico. La combinación glucosa-fructos-xilitol (2/1/1) estaría recomendada en los pacientes que desarrollan hiperglucemia de difícil manejo durante la nutrición parenteral.

3. Lípidos. El metabolismo lipídico en el paciente hipermetabólico se caracteriza por un incremento de la oxidación de los ácidos grasos, fundamentalmente de los de cade- na larga (LCT). Este incremento sirve para cubrir las necesidades metabólicas musculares y preservar la glucosa para los tejidos que dependen obligatoriamente de ella para la obtención de energía.

El aporte exógeno de lípidos debe establecerse en 1-1.5 g/kg/día, y no superar los 2g/kg/día, a una velocidad de 0.5 a 1 mg/kg/min., y representar el 30-50% del aporte caló- rico total no proteico.

Hay evidencias que alterando el contenido de lípidos al añadir triglicéridos de cade- na media (MCT) se mejora la utilización y se enlentece la infiltración grasa del hígado. Mientras que los MCT son aclarados del plasma más rápidamente que los LCT, quizá no sean capaces de frenar el catabolismo proteico de una manera tan efectiva. La adición de grasas w-3 poliinsaturadas puede mejorar la respuesta inmunitaria y disminuir la produc- ción de prostaglandinas, leucotrienos y factor activador de las plaquetas. La adición de car- nitina, que es necesaria para el transporte activo de los LCT al interior de la mitocondria y que está descendida durante la sepsis, ha proporcionado una mejora en la utilización de los lípidos. La adición de antioxidantes lípidos, como el _-tocoferol podría ser beneficioso al prevenir el daño celular. Por todo ello, parece más recomendable la utilización de mez- clas MCT/LCT al 50% en nutrición parenteral y de productos que contengan MCT y AG w-3 en nutrición enteral.

4. Micronutrientes. Las necesidades de vitaminas, minerales y oligoelementos duran- te la sepsis están incrementados, y aunque es difícil una valoración cuantitativa de sus nece- sidades y su control analítico durante la enfermedad, se deben añadir de forma estándar a los macronutrientes desde el primer día del apoyo nutricional. Cabe destacar un especial cuidado en los niveles y aportes de fósforo, magnesio, zinc y vitaminas A, E, C y complejo B.