Marginale transplantater, såsom foie gras, podning fra ældre donorer, eller lever hentet efter hjertedød (DCD) tolerere konventionelle, kulde statisk opbevaring kun dårligt. Vi udviklet en ny model for subnormothermic ex vivo lever perfusion til konservering, vurdering og reparation af marginale lever transplantater forud for transplantation.
Succesen med levertransplantation har resulteret i en dramatisk mangel orgel. I de fleste transplanterede områder 20-30% af patienterne på venteliste til levertransplantation dø uden at modtage en organtransplantation eller afnoteres til sygdomsprogression. En strategi for at øge donorpuljen er udnyttelsen af marginale transplantater, såsom foie gras, podning fra ældre donorer eller donation efter hjertedød (DCD). Den nuværende bevarelse teknik kold statisk opbevaring kun dårligt tolereres af marginale lever resulterer i betydelig skade orgel. Hertil kommer, at kold statisk opbevaring orgel ikke tillade graft vurdering eller reparation før transplantation.
Disse mangler kold statisk bevarelse har udløst en interesse i varmt perfuseret organbevarelse at reducere kold iskæmisk skade, vurdere leveren transplantater under konservering, og undersøge muligheden for at reparere marginale lever før transplantation. De optimale pressikker og strømningsforhold, perfusion temperatur, sammensætning perfusionsopløsningen og behovet for en oxygen bærer har været kontroversiel i fortiden.
På trods af lovende resultater i flere dyreforsøg har kompleksiteten og omkostningerne forhindret en bredere klinisk anvendelse hidtil. For nylig, med forbedret teknologi og en bedre forståelse af leverfysiologi under ex vivo perfusion resultatet af varm leveren perfusion er forbedret, og der kan opnås konsekvent gode resultater.
Dette dokument vil give oplysninger om leveren hentning, lagring teknikker og isoleret lever perfusion hos svin. Vi vil illustrere a) de krav for at sikre tilstrækkelig iltforsyning til orglet, b) tekniske overvejelser om perfusion maskine og perfusionsopløsningen, og c) biokemiske aspekter af isolerede organer.
Levertransplantation er den eneste behandlingsmulighed for patienter med slutstadiet leversygdom eller fremskreden hepatocellulært carcinom. I de sidste 25 år er antallet af ventelisten kandidater øges gradvist og oversteg antallet af ledige podninger. Antallet af hjerteslag donorer er faldet i det seneste årti. På samme tid har antallet af marginale transplantater, såsom donation efter hjertedød (DCD), såvel som gamle og fede lever steg 1,2.
Marginale podninger ofte faldt for levertransplantation på grund af den større chance for primær graft manglende eller forsinket funktion. I DCD transplantater, udvikling af iskæmisk typen galde strikturer (ITBS) er af særlig bekymring. Med den konventionelle statiske kold konservering teknik ITBS forekommer i omkring 10-40% af DCD transplantater. I de fleste patienter, ITBS fører til re-transplantation eller patientens død. Især længerevarende varme og kolde iskæmiske tider er risikofaktorer for ITBS 3-7. Donor alder, genetiske dispositioner (såsom CCR5 delta 32), og valget af konservering løsning er også blevet diskuteret som yderligere risikofaktorer 7-10. Delvis mikrotromber af peribiliary fartøjer er blevet foreslået som potentielle mekanisme til ITBS efter levertransplantation med DCD podekviste 11.
Forud for kliniske indførelse af levertransplantation, har ex vivo lever perfusioner blevet brugt til at studere hepatisk metabolisme og fysiologi 12,13. Efter levertransplantation fundet vej ind i den kliniske omgivelser i 1960'erne har utallige gjort forsøg på at anvende ex vivo lever perfusion som en konserveringsmetode ved at efterligne fysiologiske ernæring og iltforhold. Dens anvendelighed til konservering af marginale transplantater er blevet undersøgt i det sidste årti, men det nåede ikke standard kliniske pleje. Vi har for nylig beskrevet en reduktion i galdegang skade i DCD levertransplantation ved ex vivo perfusion konservering 14. Forskellige tilgange vedrørende perfusionsopløsningen blev foretaget. Udvælgelsen spænder fra cellulære løsninger som helblod fra donordyret eller pakkede røde celler i kombination med humant plasma, til acellulære fremgangsmåder som maskinen University of Wisconsin opløsning IGL opløsning eller Steen opløsning 14-19.
Temperaturen svinger 4-37 ° C 20. Den nomenklatur i hypotermisk, subnormothermic og normothermic er meget varierende og inkonsekvent. Alle de forskellige teknikker, løsninger og temperaturindstillinger sigte på 1) stabile perfusion, 2) tilstrækkelig iltning, og 3) genetablering af organfunktion. En forbedret bevaring kapacitet samt evne orgel vurdering og behandling under normothermic og subnormothermic perfusion ansigter højere teknisk kompleksitet og omkostninger i forhold til hypotermisk perfusion 20,21.
Vi har udviklet en subnormothermic ex vivo lever perfusionssystem løbet af de sidste 4 år. Systemet kan anvendes til 1) "genoplade" nedsat indhold af energi, 2) at vurdere transplantatet kvalitet, og 3) at reparere marginale lever før transplantation. Følgende protokol indeholder alle oplysninger for et stabilt nedsat perfusion.
I en gris model, der efterligner DCD levertransplantation, vi viste, at subnormothermic lever perfusion med en cellulær perfusionsopløsning resulterer i stabile perfusion parametre minimal hepatocyt skade, og aktivt hepatisk metabolisme. Vores subnormothermic perfusion oprettet har vist sig at inddrive en hepatocellulært homeostase og stofskifte. Glykogen lagring er restaureret og metabolitter kasseres.
Ex vivo lever perfusion som konservering teknik giver for første gang mulighed for at vurdere markører for graft funktion og skade i organopbevaring og før transplantation. Ved siden af den makroskopiske vurdering af implantatet perfusion homogenitet, flowværdierne giver en god indikator for transplantatet levedygtighed og omfanget af den iskæmiske skade, den havde lidt tidligere 29. Iltforbrug og galde produktion er markører for metabolisk funktion. Niveauer af leverenzymer som AST kan bruges til såsess graden og dynamik af hepatocellulært skade 30. Denne grundige transplantat vurdering kan tillade en pålidelig forskelsbehandling mellem transplanterbare og ikke-transplanterbare marginale organer.
Vi valgte en subnormothermic temperatur på 33 ° C i vores perfusion system, fordi temperaturen er tilstrækkelig til at tillade metabolisme samt ATP og glycogensyntese. Samtidig giver det en reduceret oxygenforbrug i forhold til normothermic perfusion indstillinger, som giver ekstra sikkerhed mod iskæmisk skade. Generelt har perfusioner temperaturer over 30 ° C vist sig at minimere kulde iskæmisk skade og give tilstrækkelig metabolisk aktivitet 31.
I modsætning til andre grupper, vi ikke bruge fuldblod som perfusat, men en Normo-osmotisk albumin (Steen) med vaskede og filtrerede røde blodceller. Ved at udelukke plasmakomponenterne samt trombocytter og leukocytter, perfusionsopløsningen er deunderskrevet for at minimere pro-inflammatorisk signalering under ex vivo perfusion.
Ud over transplantatet vurdering stabile perfusion over flere timer tillader transplantat behandling. Adskillige molekyler har vist sig at dæmpe reperfusionsskade under forsøgsbetingelser 32. Imidlertid har næsten ingen behandling regime gjort sin vej til klinisk praksis, endnu. En årsag synes at være den manglende mulighed for at anvende disse behandlinger under kold opbevaring. En metabolisk aktiv lever på en ex vivo perfusionssystem er optimal til at anvende nogen form for behandling. I denne forbindelse, ikke kun behandlinger forbedring reperfusion betingelser som dæmpning af Kupffer-celle aktivitet eller opfangning af reaktive oxygenspecies er tænkelige, men også behandlinger som genterapi for at konditionere implantatet, fx mod hepatitis C tilbagefald. Andre potentielle strategier kunne omfatte reduktion på steatosis under ex vivo perfusionperiode 33.
Sammenfattende ex vivo lever perfusion er en roman strategi for at minimere kulde iskæmisk skade og vurdere marginale lever podninger før levertransplantation. Den ex vivo perfusion indstilling giver enestående mulighed for at reparere og tilstand transplantater forud for transplantation.
The authors have nothing to disclose.
Undersøgelsen blev støttet af forskningsbevillinger fra Roche Organtransplantations Research Foundation (ROTRF) og Astellas. Markus Selzner blev understøttet af en ASTS Karriereudvikling Award. Matthias Knaak blev støttet af Astellas Research Scholarship. Vi takker Uwe Mummenhoff og Birmingham familie for deres generøse støtte.
circuit | Maquet (Hirrlingen, GER) | custom made | main reservoir (3L, 3/8" outflow) |
– | portal reservoir (1.5L, 1/4", outflow) | ||
– | centrifugal pump | ||
– | oxygenator | ||
– | leukocyte filter | ||
tubing (1/4" x 1/16") | Raumedic (Helmbrechts, GER) | MED7506 | |
tubing (3/8" x 3/32") | Raumedic (Helmbrechts, GER) | MED7536 | |
tubing connectors | Raumedic (Helmbrechts, GER) | various sizes | |
dialysis filter, Optiflux F160NR | Fresenius Medical Care (Waltham, MA) | F160NR | |
STEEN solution | XVIVO (Göteborg, SWE) | 19004 | 2L |
dialysis acid concentrate A | Baxter (Mississauga, ON) | D12188M | 45ml |
amino acid, Travasol 10% | Baxter (Mississauga, ON) | JB6760 | 100ml |
Sodium Pyruvate | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) | P2256 | 1.1g |
Heparin | Sandoz Canada Inc (Toronto, ON) | 10750 | 40000 iU |
Calcium Gluconate | Pharmaceutical Partners of Canada (Richmond Hill, ON) | C31110 | 10mg |
fast acting Insulin | various vendors | 1000 iU | |
Cefazoline | various vendors | 1g | |
Metronidazole | Baxter (Mississauga, ON) | JB3401 | 500mg |