Method Article
La pénurie grave d'un organe a entraîné une utilisation accrue des greffes de reins marginaux pour la transplantation. Cela a suscité un intérêt dans les méthodes de stockage alternatives, depuis greffons marginaux tolèrent en particulier le stockage à froid mal. La technique de normothermique ex vivo perfusion rénale (NEVKP) représente une méthode de conservation roman pour rénaux greffes avant la transplantation.
Kidney transplantation has become a well-established treatment option for patients with end-stage renal failure. The persisting organ shortage remains a serious problem. Therefore, the acceptance criteria for organ donors have been extended leading to the usage of marginal kidney grafts. These marginal organs tolerate cold storage poorly resulting in increased preservation injury and higher rates of delayed graft function. To overcome the limitations of cold storage, extensive research is focused on alternative normothermic preservation methods.
Ex vivo normothermic organ perfusion is an innovative preservation technique. The first experimental and clinical trials for ex vivo lung, liver, and kidney perfusions demonstrated favorable outcomes.
In addition to the reduction of cold ischemic injury, the method of normothermic kidney storage offers the opportunity for organ assessment and repair. This manuscript provides information about kidney retrieval, organ preservation techniques, and isolated ex vivo normothermic kidney perfusion (NEVKP) in a porcine model. Surgical techniques, set up for the perfusion solution and the circuit, potential assessment options, and representative results are demonstrated.
Reins sont des organes solides les plus fréquemment transplantés. Pour les patients souffrant d'une maladie rénale au stade terminal, la transplantation rénale offre une meilleure espérance de vie, et l'amélioration de la qualité de vie par rapport à la dialyse 1-4. La pénurie d'organes persistante représente un grave problème dans le domaine de la médecine de transplantation (tableau 1) 5.
États Unis * | Région Eurotransplant ** | |
Les patients sur la liste d'attente de greffe de rein | 101563 (Février 2015) | 10689 (Décembre 2014) |
Reins transplantés provenant de donneurs décédés en 2014 | 10650 | 3119 |
Temps d'attente médian pour une greffe de rein donneur décédé (en années) | Jusqu'à 5 ans * | Jusqu'à 4 ans ** |
Tableau 1. ReinGraft pénurie aux Etats-Unis et Eurotransplant Région.
Le résultat de la transplantation rénale est négativement affectée par le temps d'attente, avec de moins bons résultats pour les patients soumis à une dialyse prolongée 6. Cela a suscité un intérêt dans les greffes de rein marginaux comme une source supplémentaire des donateurs, tels que les reins de donneurs plus âgés, donneurs ayant des comorbidités multiples (critères étendus donateurs (DPE), et les reins donnés après la mort cardiocirculatoire (DDC). Reins de donneurs marginaux qui auraient été diminué dans le passé sont maintenant considérés pour la transplantation 7.
Un obstacle majeur pour l'utilisation de greffes de rein marginales est la technique de préservation de stockage froid anoxique. Actuellement, les greffes de rein sont stockées de manière statique sur la glace ou perfusées à 4 ° C en absence d'oxygène. La technique de conservation anoxique froid est associé à un dommage en cours de greffage au cours de la conservation du rein et ne permet pas l'évaluation de la greffe en raison de l'absence de Metabolism et la production d'urine. En particulier, les greffes de rein marginaux tolèrent mal stockage à froid, ce qui entraîne des lésions rénales significative, et des taux élevés de la fonction du greffon retardée (DGF) 8,9. DGF est un facteur pronostique pour le pauvre fonction du greffon à long terme.
Extracorporelle perfusion rénale représente une méthode alternative pour la conservation, l'évaluation et la réparation des organes. Dans un modèle porcin, des résultats bénéfiques ont été présentés pour les reins perfusés ex vivo dans des conditions normothermiques 10,11. Le premier essai clinique réalisé en 2013 a montré un taux plus faible de la fonction du greffon retardée lorsque les reins extraites de critères étendus donateurs ont été perfusés pendant 1 heure immédiatement avant la transplantation 12.
Cet article présente un modèle de normothermique ex vivo perfusion rénale (NEVKP). Le but de cette étude est de réduire le temps d'ischémie froide appliquée au minimum et prolonger la période de NEVKP. NEVKPest une méthode de conservation alternative qui vise à réduire les dommages qui peuvent être causés par des techniques de stockage à froid.
Remarque: Un aperçu schématique du protocole d'étude est présentée dans la figure 1.
Figure 1. Le protocole d'étude. Ce protocole de l'étude de normothermique perfusion ex vivo rein est basé sur un modèle porcin. Après dissection des vaisseaux de la greffe de rein et de rinçage avec 500 ml d'histidine-tryptophane-cétoglutarate (HTK), la greffe peut être récupéré. Après stockage au froid (SCS) pendant 3 heures, la greffe de rein est perfusé normothermique ex vivo (NEVKP) pour plusieurs heures jusqu'à ce que la greffe désigné.
Tous les animaux ont reçu des soins humains dans le respect des '' Principes de protection des animaux de laboratoire '' formulées par la Société nationale pour la «recherche médicale et« Guide pour le soin des animaux de laboratoire '' publié par les National Institutes of Health,Ontario, Canada. Le Comité de l'Institut de recherche Toronto General Animal Care approuvé toutes les études.
1. Les animaux
2. prélèvement d'organes
3. normothermique perfusion ex vivo rein (NEVKP)
Dans la suite, les résultats de six expériences en utilisant un modèle de récupération du rein cœur arrêté sont présentés. Après ras in situ et l'extraction du rein dans les greffes ont été stockés sur de la glace pendant 3 heures (SCS), tandis que les érythrocytes ont été préparés. Pour le contexte clinique, ce simule le temps nécessaire à la récupération et à la préparation de la table arrière. NEVKP a été réalisée pendant 10 heures.
Afin de maintenir des conditions physiologiques et simuler in vivo environnant pour le rein, le compartiment pour organe doit être chauffé et étanche. Perfusion et une solution de remplacement de l'urine devraient représenter des valeurs physiologiques pour l'analyse des gaz du sang, la pression oncotique, et l'osmolarité. Les valeurs normales (valeurs de référence) obtenus à partir de porcs Yorkshire in situ, sont situés dans la description de chaque figure, respectivement (figures 3-13). Le but de NEVKP est d'assurer que le greffon est alimenté en oxygène et de la nutrition suffisante. Comme ischémie cautilise vasoconstriction, augmentant ainsi la résistance intrarénale, atteindre un débit constant avec une pression stable est un bon indicateur pour une oxygénation adéquate. Après que la température de greffage cible de 37 ° C est atteinte par l'organe de réchauffement après SCS, les valeurs de débit et de la résistance intrarenal restent stables à une pression physiologique constant autour de 60 à 80 mm Hg tout au long de l'ensemble de perfusion (figures 3 et 4). La quantité de la production d'urine dépend principalement de la composition de la solution de perfusion (Figure 5).
Des mesures horaires d'veineux et artériel pO 2 révèle l'activité métabolique du rein. La consommation d'oxygène a été calculée en utilisant l'équation ((PO 2 art - PO 2 ven) x débit / poids) (figure 6) 14. Au cours de la perfusion pH, HCO 3, et d'électrolytes sont stables sans nécessiter des interventions (figures 7-10). En temps réel AST et les mesures lactate servent à surveiller les dommages cellulaires. Aucune augmentation des paramètres de lésion cellulaire est détectée pendant la période NEVKP (figures 11 et 12). L'osmolarité de la solution de perfusion est stable (figure 13). L'évaluation histologique révèle des changements mineurs (Figure 14 - 16).
Figure flux artériel 3. moyenne avec une déviation standard (ml / min). Tout au long de la perfusion du flux reste dans une gamme physiologique. Des valeurs physiologiques porcine, mesurées in situ: signifient art. débit: 170 ± 57 ml / min (intervalle de 83 à 325 ml / min).
Figure 4. Résistance intrarénale (TRI), la moyenne et la déviation standard (mmHg / Ml / min). La pression artérielle moyenne (MAP) reste constante entre 60 et 80 mmHg. La résistance intrarenal est inférieure à 0,5 mm Hg / ml / min constamment.
Figure 5. volume d'urine total, la moyenne et l'écart type (ml). Le volume d'urine totale dépend principalement de la composition de la solution de perfusion. Plus la pression oncotique et l'osmolarité, plus la production d'urine.
Figure 6. la consommation d'oxygène, moyenne et l'écart standard (ml / min / g).
Figure 7. pH veineux, écart moyen et standard. Le REMA de pHins constante dans une gamme physiologique sans administration de bicarbonates. Des valeurs physiologiques porcine, mesurées in situ: pH 7,46 ± 0,06 (intervalle de 7,34 à 7,63).
Figure 8. HCO 3 veineuse, moyenne et écart type (mmol / l). Le HCO 3 reste dans une gamme physiologique sans administration de bicarbonates. Des valeurs physiologiques porcine, mesurées in situ: HCO 3 30,3 ± 2,4 mmol / L (plage de 21,6 à 35,8 mmol / L).
Figure 9. concentration de sodium veineuse, moyenne et l'écart standard (mmol / L). Le sodium reste dans une gamme physiologique. Des valeurs physiologiques porcine, mesurées in situ: 137.1 &# 177; 3,8 mmol / L (plage de 118,7 à 140,9 mmol / L).
Figure 10. concentration de potassium veineuse, moyenne et l'écart standard (mmol / L). Le potassium reste constante dans une gamme physiologique. Des valeurs physiologiques porcine, mesurées in situ: 3,85 ± 0,46 mmol / L (plage de 3,5 à 5,36 mmol / L).
Figure 11. veineuse aspartate aminotransférase, moyenne et écart type. (AST; U / L) Dans l'ex vivo normothermique perfusion rénale, AST démontre un marqueur de lésion des cellules. valeurs d'AST sont faibles tout au long de la perfusion.
Figure 12: Lactate , Écart moyen et standard (mmol / L). Dans l'ex vivo normothermique perfusion rénale, lactate représente un marqueur de lésion des cellules. Les valeurs sont stables tout au long de la perfusion.
Figure 13:. Osmolarité du sérum, moyenne et écart type (mosm / L) Une osmolarité constante dans la solution de perfusion sécurise faible mais constante, la production d'urine. Des valeurs physiologiques porcine, mesurées in situ: 282 ± 1,7 mosm / L (plage de 279 à 283 mosm / L).
Figure 14:. Histologie (H & E) 50X / 200X grossissement de la jonction cortico montrant vacuolisation tubulaire doux. Aucun signe de nécrose.Arget = "_ blank"> S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 15: histologie (PAS) 50X / 200X de grossissement de la jonction cortico montrant vacuolisation tubulaire doux.. Aucun signe de nécrose. S'il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 16:. Histologie (TUNEL de coloration) 25X / 200X. Très occasionnellement noyaux sont colorés démontrant taux d'apoptose très faibles. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Cette étude démontre que NEVKP avec une solution à base d'érythrocytes peut être effectuée avec d'excellents résultats pour une période de temps prolongée dans un modèle porcin. Pendant les 10 heures de perfusion ex vivo ont démontré les reins des paramètres stables de perfusion, métabolisme rénale active, l'homéostasie, et une lésion rénale minime.
production d'urine et les lésions rénales dépendent de la composition de la solution de perfusion. Il est important de maintenir la pression et l'osmolarité de la solution de perfusion oncotique dans une fourchette physiologique. En particulier, une pression oncotique faible se traduira par une production d'urine non physiologique élevée avec un œdème important du rein et des marqueurs de plus en plus de lésions rénales. STEEN solution contenant de l'albumine est choisi dans ce modèle de réguler la pression oncotique et pour simuler les conditions physiologiques pour le rein. Le bicarbonate de sodium et du gluconate de calcium sont ajoutés au système d'atteindre des valeurs physiologiques du pH, HCO 3 , le sodium, le potassium, le calcium et le chlorure. Le choix et le dosage du vasodilatateur est important pour garantir le flux sanguin suffisant et l'apport d'oxygène.
La technique de la normothermique perfusion ex vivo rein a plusieurs limitations. Perfusion ex vivo n'a pas été associée à un soutien hormonal du rein, ce qui pourrait avoir un impact négatif périodes de perfusion plus longues. En outre, la nouvelle technologie, à ce point dans le temps, est associée à une augmentation des coûts. Les améliorations futures pourraient simplifier la technologie et de réduire les coûts. La mise au point d'un dispositif de perfusion de rein portable pourrait permettre d'éviter complètement stockage rénale froid à l'avenir.
La pénurie d'organes sévère et persistant conduit à une utilisation accrue des organes marginaux (DPE ou DCD rénaux greffes) 7. Actuellement, la préservation d'organes est basée sur un stockage à froid statique ou hypothermique machine à perfusion. Comme un rhume temps d'ischémie prolongée a un imp significativeLoi sur le résultat de la fonction rénale des critères standard 15 et greffons marginaux 8,9, de nouvelles techniques de conservation minimisant stockage de froid sont un intérêt particulier 16-19.
Un obstacle majeur à utiliser des greffons marginaux plus largement est l'incapacité à évaluer la qualité et la viabilité des organes avant la transplantation. Actuellement, les paramètres ne cliniques tels que l'âge du donneur, les maladies liées à des bailleurs de fonds, et le temps d'ischémie chaude des greffons sont utilisés pour la décision de savoir si un organe est acceptée ou refusée pour la transplantation. En préservant la greffe dans des conditions normothermiques, l'évaluation de greffe basée sur les caractéristiques de perfusion et des données est possible. Paramètres en temps réel tels que le flux vasculaire rénale, la pression, la résistance intrarénale, la production d'urine, la consommation d'oxygène, et les paramètres de lésions rénales (comme l'AST et de lactate) sont censés être des paramètres utiles pour évaluer la viabilité de la greffe.
Dans addition, le métabolisme actif pendant NEVKP permet à l'application de stratégies de réparation pour améliorer les greffes de reins marginaux avant la transplantation. Par exemple, l'inhibition des voies pro-inflammatoires, l'immunomodulation, transfert de gènes, ainsi que l'administration de cellules souches peut être techniques futures pour modifier les greffes de rein au cours de la durée de conservation et d'améliorer les résultats du destinataire.
The authors have nothing to disclose.
Nous voulons remercier le Groupe Sorin (Milan, Italie) pour nous fournir avec des circuits de perfusion rénale sur mesure. En outre, nous remercions XVIVO Perfusion Inc. (Goteborg, Suède) pour nous fournir avec une solution Steen, BBraun AG (Melsungen, Allemagne) pour la fourniture de pompes à seringues, et Rieber GmbH & Co KG (Reutlingen, Allemagne).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Neonatal cardiopulmonary bypass technology | SORIN GROUP Canada Inc (Markham, Canada) | Custom made | Neonatal venous reservoir D100 (500 ml, 1/16" in- and outflow), neonatal oxygenator D100, centrifugal pump head (Revolution), arterial bubble filter (D130) |
Heart lung machine, Stöckert S3 | SORIN GROUP Canada Inc (Markham, Canada) | Custom made | Centrifugal pump, roller pump, control panel (sensors for pressure, flow, temperature, bubbles, and level), oxygen blender, heater unit |
Tubing | SORIN GROUP Canada Inc (Markham, Canada) | 01906BPC SG XS | 3/16" x 1/16" |
019071PC SG XS | 1/4" x 1/16" | ||
019060PC SG XH | 3/8" x 1/16" | ||
Tubing connectors | SORIN GROUP Canada Inc (Markham, Canada) | Various sizes | |
STEEN solution | XVIVO (Göteborg, SWE) | 19004 | 200 ml |
Ringer's lactate | Baxter (Mississauga, ON, CAN) | JB2324 | 175 ml |
Sodium bicarbonate | Hospira (Montréal, QC, CAN) | 6625050 | pH-dependent |
Calcium gluconate | Pharmaceutical Partners of Canada (Richmond Hill, ON) | C31110 | Calcium-dependent |
Heparin | Sandoz Canada Inc (Toronto, ON, CAN) | 10750 | 1,000 IU |
Amino acid and glucose, Travasol 10% | Baxter (Mississauga, ON, CAN) | JB6760 | 1 ml/hr |
Fast acting insulin, Novorapid | Novo Nordisk Canada Inc (Mississauga, ON, CAN) | DS6H748 | 5 IE/hr |
Verapamil | Sandoz Canada Inc (Quebec, QC, CAN) | 52216 | 0.25 mg/hr |
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