Method Article
* These authors contributed equally
نحن تصف طريقة فيفو السابقين نضح الجهاز الطعوم الكبد الإنسان في درجة حرارة subnormothermic (21 ° C).
There is currently a severe shortage of liver grafts available for transplantation. Novel organ preservation techniques are needed to expand the pool of donor livers. Machine perfusion of donor liver grafts is an alternative to traditional cold storage of livers and holds much promise as a modality to expand the donor organ pool. We have recently described the potential benefit of subnormothermic machine perfusion of human livers. Machine perfused livers showed improving function and restoration of tissue ATP levels. Additionally, machine perfusion of liver grafts at subnormothermic temperatures allows for objective assessment of the functionality and suitability of a liver for transplantation. In these ways a great many livers that were previously discarded due to their suboptimal quality can be rescued via the restorative effects of machine perfusion and utilized for transplantation. Here we describe this technique of subnormothermic machine perfusion in detail. Human liver grafts allocated for research are perfused via the hepatic artery and portal vein with an acellular oxygenated perfusate at 21 °C.
زرع الكبد هو العلاج العلاجية الوحيدة لعشرات الآلاف من المرضى الذين يعانون من أمراض الكبد في نهاية المرحلة. لتسهيل زرع ناجحة، والحفاظ الأمثل للكبد من وقت شراؤها من الجهات المانحة حتى الوقت هو مزروع في المتلقي هو ضروري لمنع التدهور السريع للالكسب غير المشروع. يسمى المعيار الحالي للحفاظ على الكبد التخزين البارد ثابت ': يتم تبريد الكبد في محلول الحفاظ على الجليد الباردة، مما يقلل من عملية التمثيل الغذائي في الكبد وتباطؤ الآثار الضارة للنقص التروية. على الرغم من أن سمحت هذه التقنية التخزين الباردة لزرع ناجحة، أجهزة نوعية هامشية مثل أجهزة DCD التي تضررت من نقص التروية دافئ أو إظهار تنكس دهني المريض أدنى نواتج 1. وهناك مجموعة متنامية من الأدلة على أن فيفو السابقين نضح الجهاز الطعوم الكبد باعتبارها المحافظة طريقة بديلة يمكن أن يحتمل ايمتثبت نتائج لهذه الأجهزة هامشية 2،3.
زراعة كبد قد يصبح ضحية لنجاحه. ويشار أكثر بكثير المرضى لزرع كبد من هناك المتاحة، والآلاف يموتون على قائمة الانتظار في الولايات المتحدة كل عام. وبالنظر إلى واقع نقص الكبد المانحة وزيادة استخدام الطعوم الكبد من نوعية دون المستوى الأمثل للمستفيدين المحتاجين، ويقام على نطاق واسع أن فيفو السابقين نضح الجهاز الطعوم الكبد قبل الزرع يبشر نقلة نوعية في زراعة الكبد. كان هناك زيادة ملحوظة في مصلحة الأبحاث في هذا الموضوع في السنوات الأخيرة 4-8. في مختلف المراكز الأوروبية وأمريكا الشمالية جعلت آلة منخفض الحرارة نضح وقد تم مؤخرا تطبيق السريرية مقدمة 8 و سوي الحرارة آلة نضح في درجات حرارة الفسيولوجية للكبد الإنسان التخلص منها ويتم ترجمتها إلى الاستخدام السريري فضلا 9.وقد أدى تطوير واسعة لوضع بروتوكولات مختلفة، في حين يحدد التحسين المستمر نضح الأمثل معلمات 10-12. زاد استخدام الطعوم ذات جودة هامشية أكثر من 10 أضعاف خلال العقد الماضي (13). بالمقارنة مع الوضع الحالي للحفاظ على الكبد (التخزين البارد ثابت)، فيفو السابقين نضح الجهاز يوفر العديد من الفوائد المحتملة، ينتج كل منها في التوسع تشتد الحاجة إليها من حوض السباحة الجهاز ويحتمل أن ينخفض في حدوث مضاعفات ما بعد الزرع. على وجه الخصوص، ومضاعفات المرارية التي يعاني منها حاليا الطعوم الكبد ذات جودة الأمثل بعد الزرع لا تزال قضية كبيرة 14-18.
نضح الجهاز في الظروف subnormothermic يوفر نافذة زمنية لتقييم وظيفة الكسب غير المشروع بموضوعية لصلاحيتها للزراعة 19. في الوقت الذي يجري perfused لالكبد في دائرة خارج الحي، فإن كلا من سائل الإرواء لالثانية الصفراء المنتجة خلال نضح يمكن أخذ عينات لقياس علامات على وظيفة الجهاز. وبهذه الطريقة "خطر شديد" كبد التي يتم التخلص منها لزرع بموجب المعايير الحالية يمكن تقييمها بشكل موضوعي لمدى ملاءمتها للزراعة. يحتمل أن يسمح تقييم الجدوى للعديد من هذه الأجهزة لاستخدامها للزرع. فائدة قوية بنفس القدر من الجهاز نضح هي إصلاح وتحسين الكبد التي تضررت من دافئ / نقص التروية الباردة. يتم استنفاد ATP بسرعة كبيرة خلال الحار والبارد لاحق نقص التروية، ويمكن repleted خلال الفترة من الجهاز نضح قبل زرع الكبد 20. الكبد، مع مخازن الطاقة والتمثيل الغذائي الدولة تتجدد، وشروطا مسبقة وأفضل استعدادا لمواجهة الآثار الضارة للإصابة ضخه بعد الزرع في المتلقي.
يصف هذا العمل وسيلة لخارج الحي نضح الجهاز من غراف الكبد البشريTS في المختبر، والتي سوف تكون مفيدة للباحثين الذين يرغبون في الدراسة كل من تقنية والآثار المفيدة للخارج الحي الجهاز الارواء. علينا الاستفادة من كبد المانحة الإنسان التي تم رفض للزرع ثم يتم تخصيص لأغراض البحث.
وتتضمن تقنية المشتريات الكبد القياسية دافق الشرايين الموقع من الكبد التالية الأبهر عبر لقط في الدماغ متبرعين متوفين (DBD) أو بعد اعتقال الدورة الدموية في الدورة الدموية المانحين الموت (DCD)، وصفت في مزيد من التفاصيل في أي مكان آخر في 20. بالإضافة إلى ذلك، يتم تبريد الكبد خلال الشراء عن طريق ملء تجويف البطن المتبرع مع الثلج. تفضيلات حل دافق تختلف بين المناطق، مع غالبية المشتريات باستخدام جامعة ويسكونسن أو الحامض الأميني التربتوفان-كيتوغلوتارات (HTK) حل. وتدفق الجدول الخلفي إضافي من الوريد البابي يحسن الغسل من الدم المتبقي. وغالبا ما تقوم كبد ترك سور جزء الأبهرالتقريب الجذع الاضطرابات الهضمية. هو قطعي المرارة، ويستنشق الصفراء، ويتم مسح القناة الصفراوية. يتم تعبئتها من كبد في أكياس معقمة تحتوي على حل الحفاظ على الجليد الباردة وتنقل في صناديق معينة أو مبردات. للحصول على نتائج تمثيلية الحارة والباردة الوقت نقص التروية ينبغي أن تقتصر على 60 دقيقة و 12 ساعة، على التوالي. وعلى الرغم من الفحص المصلي روتيني لمسببات الأمراض المعدية، ويجب اتخاذ الاحتياطات القياسية عند تسليم بالأعضاء البشرية، وعينات تم الحصول عليها من الأعضاء البشرية، وأية منتجات النفايات.
هنا يصف بروتوكول subnormothermic نضح الجهاز باستخدام جهاز نضح الكبد متاحة تجاريا. استخدام مثل هذا الجهاز يسمح للمزيد من الترجمة السريعة لإعداد سريرية وعبر التحقق من صحة بروتوكولات مختلفة وإعدادات الجهاز بين المجموعات البحثية ومراكز زرع.
يجب إعادة النظر في استخدام الأنسجة البشرية من قبل مجلس مراجعة المؤسسية (IRB) أو ما يعادلها. وتمت الموافقة على العمل الموصوف هنا وأعلن معفى من قبل مستشفى المؤسسي مجلس مراجعة ماساتشوستس العام (رقم 2011P001496).
1. إعداد الحل
2. عودة إعداد جدول الكبد
3. تحفيز نظام SNMP
4. الكبد الإرواء الإنسان
لا يمكن أن يؤديها عدد من الملاحظات والتحليلات على الكبد خلال نضح، بما في ذلك الملاحظات في الوقت الحقيقي مباشرة، مثل معدلات التدفق وإنتاج الصفراء. قياسات الوقت الحقيقي، مثل تحليل الغاز من سائل الإرواء، وقياسات خاصة بعد أن تتم بعد جمع العينات بما في ذلك تحليل الكيمياء الحيوية من الإرواء والأنسجة والتحليل النسيجي. النتائج المذكورة هنا هي من 22 كبد الإنسان perfused ل. وقد رفضت كبد للزرع لأسباب مختلفة، بما في ذلك السن المانحة، والإفراط الوقت الدماغية دافئ، ونتائج الخزعة (تنكس دهني، والتهاب، والتليف) وذلك لأسباب لوجستية. وتم شراء 18 كبد بعد وفاة القلب، و 4 بعد وفاة الدماغ. في كلتا الحالتين، كانت سابقة التجهيز مع الجهات المانحة 30،000 وحدة من الهيبارين ومسح في الموقع وعلى الطاولة مرة أخرى مع الحل UW. يعني الوقت الدماغية البارد كان 531 ± 237 (SD) دقيقة ومتوسط الوقت الدماغية دافئ كان 27 ± 10 (SD) دقيقة، ويقاس من الانسحاب من الحياةالدعم لمطاردة البارد. الملاحظات في الوقت الحقيقي والقياسات يمكن استخدامها لتقييم الكبد خلال نضح، في حين كشفت قياسات خاصة في مرحلة ما بعد بعد نضح.
الملاحظات في الوقت الحقيقي
تدفق من خلال الكبد يبدأ أقل من معدلات تدفق الهدف، نتيجة لمقاومة ارتفاع في الكبد الباردة. باستخدام الضغط من 3 مم زئبق على PV و 30 مم زئبق على HA عموما يمكن أن يتحقق التدفقات الهدف مرة واحدة الكبد ارتفعت درجة حرارة تصل إلى 21 ° C بعد 60 دقيقة من نضح (الشكل 1A). عموما يمكن أن يلاحظ تدفق الصفراء في غضون 10 دقيقة من نضح ويتم إنتاج باطراد خلال نضح (الشكل 1B). كمية الصفراء تعتمد على نوعية الكبد وتتراوح من 0.3 مل / ساعة / كجم من الكبد إلى 18 مل / دقيقة / كجم. في كبد مع وقتا أطول الدماغية دافئ، وتدفق الصفراء تميل الى الاضمحلال، في حين أن أقصر النتائج الوقت الدماغية الدافئة في أكثر ثابت او حتى زيادةإنتاج الصفراء.
قياسات الوقت الحقيقي
القياس المباشر والمتكرر للسائل الإرواء من خلال تحليل غازات الدم في أساسي سواء بالنسبة للأغراض التجريبية وكذلك الحفاظ على ظروف نضح كافية، والأهم الأوكسجين ودرجة الحموضة. وينبغي أن يكون حله ضغط الأكسجين الجزئي أكبر من 700 مم زئبق على تدفق كل من PV وHA. تدفق ضغط الأكسجين، وتقاس في الوريد الأجوف، ويقلل عموما مع أطول نضح، مما يعكس زيادة امتصاص الأوكسجين. ويمكن حساب معدلات امتصاص الأوكسجين كما هو موضح سابقا 13 وتراوحت 0،5-2،2 مل O 2 / دقيقة / كغ في بداية نضح إلى 2،4-9،7 مل O 2 / دقيقة / كغ في ر = 3 ساعة (الشكل 1C). ويلاحظ وجود انخفاض في درجة الحموضة في 30 دقيقة الأولى (الشكل 1D)، في المقام الأول نتيجة لإطلاق اللاكتات في الإرواء. وهذا يمكن أن تكون معتمدة من قبل مكملات مع 8.4٪ bicarbo الصوديومنيت وبعد حوالي 90 دقيقة تنخفض درجة الحموضة مرة أخرى إلى المعدل الطبيعي. عادة، 30-50 مل من 8.4٪ بيكربونات الصوديوم هو مطلوب. زيادة تركيز اللاكتات بسرعة في دقيقة 15-30 الأول، ولكن تبدأ لذلك فاة بعد الساعة الأولى (الشكل 1E).
القياسات ما بعد خاصة
الترانساميناسات الكبد مثل ALT يمكن قياسها في الإرواء. في 30 دقيقة الأولى لوحظ زيادة كبيرة في ALT عموما الذي يعكس فشل من ALT التي تم إصدارها خلال نقص التروية (الشكل 1F). وقد تبين ALT أنها تتطابق جيدا مع دافئ الوقت الدماغية 13. آلة نضح زيادة المحتوى ATP 2.8 أضعاف، مما يعكس وضعا الطاقة الانتعاش (الشكل 1G). H & E التحليل النسيجي يكشف عدم وجود إصابات إضافية لحقت به خلال آلة نضح (الشكل 1H، I). وتجدر الإشارة إلى أن نظام خزعة المقترحة في هذا البروتوكول هو للوحدات السكنيةقد لا تكون أغراض earch وقابلة للتطبيق لأغراض سريرية.
الشكل 1: تقييم كبد الإنسان خلال آلة نضح تدفق من خلال PV وHA خلال SNMP (A)، وإنتاج الصفراء، وكميا في الساعة التروية (B)، معدل الأكسجين uprate (لدينا)، وتحسب من الفرق في تدفق (PV + HA) وتدفق (الوريد الأجوف)، توقف خطوط تظهر الضغوط الجزئية الأوكسجين في داخلية وتدفق خلال نضح (C)، ودرجة الحموضة واللاكتات خلال نضح (D، E)، وإطلاق سراح ALT في الإرواء (F)، ATP المحتوى قياس في الأنسجة من الخزعات في الساعة (G) وH & E بقع الكبد (DCD 54 عاما، 19 دقيقة نقص التروية دافئ، 559 دقيقة نقص التروية البارد) قبل (H) وبعد (I) الارواء. يتم عرض النتائج على النحو يعني ± SEM. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
في محاولة لاستعادة كبد أصيبوا خلال نقص التروية قمنا بتطوير نظام SNMP التي يمكن استخدامها بعد فترة من التخزين البارد. Subnormothermic نضح الجهاز يقدم بديلا صالحا للتخزين البارد التقليدية، فضلا عن طرائق آلة نضح منخفض الحرارة وسوي الحرارة. وتوجد العديد من أنظمة مختلفة؛ كل توفر مزايا وعيوب مختلفة 3،9،20. SNMP تسمح لنضح دون حاملة الأكسجين، ومطالب الأكسجين التمثيل الغذائي في 21 والتقى ° C بواسطة الأوكسجين النشط للسائل الإرواء.
وعلى الرغم من انخفاض في ظل ظروف subnormothermic، والتمثيل الغذائي هو كبير ويتطلب دعم حل نضح الغنية بالمغذيات. الحلول نضح التقليدية، مثل حل الجهاز نضح Belzer، هي الحد الأدنى عموما في تكوين ومصممة لنضح البارد. وقد ويليامز المتوسطة E المستخدمة كوسيلة الثقافة الكبدية لسنوات عديدة، ويحتوي جomponents التي هي حقوق عالمية لدعم وظيفة الخلوية، ولا سيما في ظل الظروف الدافئة خارج الحي.
القياسات التي أجريت خلال آلة نضح هي تعكس وظيفة الجهاز. المعلمات ملاحظتها مباشرة مثل إنتاج الصفراء وامتصاص الأوكسجين هي القياسات في الوقت الحقيقي التي يمكن استخدامها لتقييم الكبد ما قبل الزرع. وبالمثل، علامات الإصابة الخلوية ونقص التروية (K +، وإطلاق سراح اللاكتات) يمكن قياسها بشكل مباشر في حل نضح ويمكن أن تكون مؤشرا على وظيفة الجهاز 20. مع تطور التكنولوجيا آلة نضح أبعد من ذلك وتحقق التطبيق السريري أكثر انتشارا، العلاقات المتبادلة بين دقيقة خارج الحي وظيفة ونتائج سريرية يمكن إجراء وسيكون المعلمات نضح مفيدا في مساعدة القرارات لزرع كبد أو رفض ذات جودة هامشية. وعلاوة على ذلك، ونقطة من الرعاية الأدوات التحليلية مسبقا، وتحليل أكثر تطورا تصبح متاحة مباشرة خلال آلة perfuسيون 21.
في هذا العمل وتبين لنا أن كبد ويمكن دعم في النظام SNMP مع الحد الأدنى من إصابة في الكبد والأنسجة التي تعكسها وإطلاق ALT. هو أفضل ينعكس الانتعاش وظيفية من الكبد عن طريق ATP، وهو ما ثبت لربط لقابلية الكبد ويوحي بقوة للنجاح زرع في النماذج الحيوانية 22. سيكون خارج الحي والانتعاش قبل زرع الطعوم الكبد تسمح توسعا كبيرا من الجهات المانحة تجمع الكبد، وتصحيح التفاوت بين العرض والطلب من كبد المانحة في الزرع.
الدكاترة. BE UYGUN، K UYGUN وYarmush هم المخترعين على براءات الاختراع في انتظار التي هي ذات الصلة لهذه الدراسة (WO / 2011/002926)، والدكاترة. BE UYGUN، K UYGUN وYarmush هم المخترعين على براءات الاختراع في انتظار التي هي ذات الصلة لهذه الدراسة (WO / 2011/35223). الدكاترة. K UYGUN وبروينسما ديك طلب البراءة المؤقت المتعلقة بهذا العمل. الدكتور K UYGUN وBE UYGUN لديهم مصلحة مالية في الجهاز حلول، وهي شركة تركز على تطوير التكنولوجيا الحفاظ على الجهاز. الدكتور K UYGUN، وتكون تدار مصالح UYGUN من قبل MGH والشركاء للرعاية الصحية وفقا للصراعهم سياسات الفائدة.
بتمويل من المعاهد الوطنية الأميركية للصحة (يمنح R01EB008678، R01DK096075، R01DK084053، R00DK088962 وF32 DK103500)، مشروع CIMIT رقم 12-1732 والمستشفيات Shriners للأطفال ومن المسلم به بامتنان. ونود أن نعترف بامتنان الضفة نيو انغلاند الجهاز لدعم هذا العمل.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Liver Assist perfusion device | Organ Assist B.V. | Liver Assist | |
Liver Assist disposable set | Organ Assist B.V. | Liver Assist disposable | |
Williams’ Medium E | Sigma | W1878–6x500ml | |
Insulin | Eli Lilly & Co | Humulin R U-100 | |
Penicillin/Streptomycin 5,000 U/ml | Life Technologies | 15070-063 | |
L-glutamine | Invitrogen | 25030-156 | |
Hydrocortisone | MGH pharmacy | 7750500 | |
Carbogen gas tank 95% O2/5% CO2 | Airgas | ZO2OX9522000043 | |
Specialty gas regulator | Airgas | Y11244D580 | |
Lactated Ringer’s solution | Baxter | 2B2324X | |
10% neutral buffered formalin | Fischer Scientific | 316-155 | |
Toothed Adson forceps | Roboz | RS-5234 | |
Debakey tissue forceps, 7.75”, 2.25 mm | Roboz | RS-7562 | |
Metzenbaum Scissors 7" Curved SureCut Tungsten | Roboz | RS-6965SC | |
Castroviejo Needle holder 5.5–7” | Fine Science Tools | 12565-14 | |
0 blackbraided silk sutures | Ethicon | SA66G | |
4-0 nylon suture, Nurolon RB1 | Ethicon | C554D | |
Blood gas analysis machine | Siemens | RapidPoint 500 | |
Balance scale | Cole Parmer | EW-10000-12 | |
Pressure display box | Medtronic | 66000 | |
Disposable pressure display sets | Medtronic | 61000 | |
Handheld thermocouple thermometer and probe | Cole Parmer | EW-91500-04 and EW-08516-55 | |
Acorn-tipped vessel cannula, 4 mm | Medtronic | 30005 | |
Irrigation set flush tubing | Hospira | 06543-01 | |
Mixing bowl, 4 L | Cole Parmer | EW-07300-40 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved