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심각한 장기 부족 이식 한계 신장 이식의 사용 증가 가져왔다. 한계 이식, 특히 가난하게 냉장 보관을 허용하기 때문에 이것은 다른 저장 방법에 대한 관심을 촉발했다. 정상 체온 생체 신장 관류의 기술 (NEVKP)는 이전의 이식 신장 이식을위한 새로운 보존 방법을 나타냅니다.
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.
신장은 자주 장기 이식 고체이다. 투석 1-4에 비해 말기 신장 질환을 앓고있는 환자의 경우, 신장 이식 더 수명, 및 삶의 질 개선을 제공한다. 장기 지속성 부족 이식 의학 (표 1) (5)의 필드에 심각한 문제를 나타낸다.
미국 * | Eurotransplant 지역 ** | |
신장 이식 대기자 명단에 환자 | 101,563 (2 월 2015) | 10,689 (12 월 2014) |
사망 한 기증자의 신장은 2014 년에 이식 | 10,650 | 3119 |
중간 (년) 사망 한 기증자 신장 이식에 대기 시간 | 최대 5 년 * | 사년까지 ** |
표 1. 신장미국과 Eurotransplant 지역에 이식 부족.
신장 이식의 결과가 부정적으로 연장 6 실시 투석 환자에서 불량한 결과로, 대기 시간에 의해 영향을 받는다. 이는 같은 심장 죽음 (DCD) 후 기부 오래된 기증자로부터 신장, 여러 동반 질환을 가진 기증자 (확장 기준 기증자 (ECD), 신장 등의 추가 기증자 소스로 한계 신장 이식에 대한 관심을 촉발시키고있다.했을 한계 기증자의 신장을 과거에 거절 이제 이식 7 간주됩니다.
한계 신장 이식의 사용을위한 주요 장애물은 감기 무산소 저장 보존 기술이다. 현재 신장 이식 얼음에 정적으로 저장 또는 산소없이 4 ° C에서 관류한다. 감기 무산소 보존 기술은 신장 동안 계속 보존 그래프트 부상과 관련된 때문에 metab의 부족 그래프트 평가를 허용하지 않는다체학 소변 생산. 특히, 한계 신장 이식은 크게 신장 손상의 결과로, 제대로 냉장 보관을 허용, 지연 이식 함수 (DGF) 8,9의 높은 비율. DGF 불량 장기 이식 기능 예후 인자이다.
체외 신장 관류는 장기의 보존, 평가 및 수리를 위해 다른 방법을 나타냅니다. 돼지 모델에서 유익한 결과는 정상 체온 조건 10, 11에서 생체 신장 관류 제시했다. 확장 된 기준 기증자에서 검색 신장이 이식 (12) 직전 1 시간 동안 관류 때 2013 년에 수행 한 최초의 임상 시험이 지연 이식 기능의 낮은 비율을 보여 주었다.
이 논문은 정상 체온 생체 신장 관류 (NEVKP)의 모델을 제시한다. 본 연구의 목표는 최소로인가 냉 허혈 시간을 줄이고 NEVKP의 기간을 연장하는 것이다. NEVKP냉장 기술들에 의해 야기 될 수있는 손상을 감소시키는 것을 목표로 대체 보존 방법이다.
참고 : 연구 프로토콜의 개략도는 그림 1에 제시되어있다.
그림 1. 연구 프로토콜. 정상 체온 생체 신장 관류의이 연구 프로토콜은 돼지 모델을 기반으로합니다. 수술 신장 이식의 혈관의 해부 및 히스티딘 트립토판 - 케 토글 루타 레이트 500 ㎖ (HTK)로 세척 한 후, 이식을 검색 할 수 있습니다. 3 시간 동안 냉장 (SCS) 후, 신장 이식은 지정된 이식까지 여러 시간 동안 정상 체온 생체 (NEVKP)를 관류한다.
모든 동물은, '국립 보건원 (National Institutes of Health)에 의해 출판'실험 동물의 관리에 대한 가이드 '의료 연구'에 대한 국가 사회에 의해 공식화 ''실험 동물 관리의 원칙 '을 준수 인도적인 치료를받은온타리오, 캐나다. 토론토 일반 연구소의 동물 관리위원회는 모든 연구를 승인했다.
1. 동물
2. 장기 검색
3. 정상 체온 예 생체 신장 관류 (NEVKP)
심장 박동 신장 검색의 모델을 사용하여 여섯 실험의 결과를 다음에 나타낸다. 현장 플러시 및 신장에 검색 한 후, 이식은 적혈구가 준비하는 동안 3 시간 (SCS) 얼음에 보관 하였다. 임상 환경의 경우, 이것은 검색 및 백 테이블 작성에 필요한 시간을 시뮬레이션한다. NEVKP 10 시간 동안 수행 하였다.
생리적 조건을 유지하고 생체 신장을 위해 주변을 시뮬레이트하도록, 장기 챔버 가열 밀봉한다. 관류 소변 여분의 용액을 혈액 가스 분석 oncotic 압력 및 삼투압 생리 값을 표현한다. 현장에서 요크셔 돼지에서 얻은 정상 값 (기본 값), 각각의 그림 설명에있는 각각 (- 13 3도). NEVKP의 목적은 그래프트가 충분한 영양과 산소가 공급되는 것을 보장하는 것이다. 허혈 CA로따라서, 신장 내 저항을 증가 안정된 압력으로 일정한 흐름을 달성, 혈관 수축을 사용하는 것은 적절한 산소에 대한 좋은 지표이다. 37 ° C의 목표 그래프트 온도 SCS 후 장기 재가 온을 통해 도달 된 후, 흐름 값 및 신장 내 저항이 전체 관류에 걸쳐 약 60 ~ 80 mmHg의 일정한 생리 압력을 안정적으로 유지 (도 3 및도 4). 소변 생산 수량이 관류 액 (도 5)의 조성물에 주로 의존한다.
정맥 및 동맥 PO 2의 시간별 측정은 신장의 신진 대사 활동을 알 수있다. (도 6) 14 - 산소 소비는 식 (PO 2 VEN) × 유량 / 중량 (PO 2 기술)을 사용하여 계산 하였다. 재관류 동안의 pH, HCO 3, 전해질은 개입 (- 10도 7)를 필요로하지 않고 안정하다. 같은 실시간T 및 락트산 측정은 세포 손상을 감시하는 역할을한다. 세포 손상의 파라미터의 어떠한 증가 NEVKP 기간 (도 11 및 12) 중 검출되지 않는다. 관류 용액의 삼투압은 안정 (도 13)이다. 조직 학적 평가는 사소한 변경 (- 16 그림 14)를 보여준다.
표준 편차 (㎖ / 분)와도 3의 평균 동맥 흐름. 통하여 관류 흐름은 생리 학적 범위 내에서 유지된다. 현장에서 측정 된 돼지의 생리적 값은 : 예술을 의미한다. 유량 : 170 ± 57 ml / 분 (범위 83-325 ml / 분).
그림 4. 신장 내 저항 (IRR), 평균과 표준 편차 (mmHg로 / ㎖ / 분). 평균 동맥압 (MAP)의 60 및 80 mmHg의 사이에서 일정하게 유지된다. 신장 내 저항 끊임없이 / ㎖ / 분, 0.5 mmHg로 낮다.
도 5 총 배뇨량은 평균과 표준 편차 (㎖). 총 배뇨량 주로 관류 액의 조성에 따라 달라진다. 소변 생산 낮은 oncotic 압력 및 높은 삼투압.
도 6 산소 소비량, 평균 및 표준 편차 (ml / 분 / g).
그림 7. 산도 정맥, 평균과 표준 편차. 산도 REMA중탄산염의 관리없이 생리적 범위 인 정수입니다. 현장에서 측정 된 돼지의 생리적 값 : pH가 7.46 ± 0.06 (범위 7.34-7.63).
그림 8. HCO 3 정맥, 평균과 표준 편차 (밀리몰 / L)을. HCO 3 중탄산염의 관리없이 생리적 범위에 남아 있습니다. 현장에서 측정 된 돼지의 생리적 값 : HCO 3 30.3 ± 2.4 밀리몰 / L (범위 21.6-35.8 밀리몰 / L).
그림 9. 정맥 나트륨 농도, 평균과 표준 편차 (밀리몰 / L)을. 나트륨은 생리 학적 범위에 남아 있습니다. 현장에서 측정 된 돼지의 생리적 값 : 137.1 &# 177; 3.8 밀리몰 / L (범위 : 118.7-140.9 밀리몰 / L).
그림 10. 정맥 칼륨 농도, 평균과 표준 편차 (밀리몰 / L)을. 칼륨은 생리적 범위 내에서 일정하게 유지된다. 현장에서 측정 된 돼지의 생리적 값 : 3.85 ± 0.46 밀리몰 / L (범위 3.5-5.36 밀리몰 / L).
그림 11. 정맥 아스 파르 테이트 아미노 전이 효소, 평균과 표준 편차. (AST, U / L)을 생체 정상 체온 신장 관류에서, AST는 세포 손상 마커를 보여줍니다. AST 값은 관류를 통해 낮다.
그림 12 : 젖산 , 평균과 표준 편차 (밀리몰 / L)을. 생체 정상 체온 신장 관류에서, 젖산은 세포 손상 마커를 나타냅니다. 값은 재관류 걸쳐 안정하다.
그림 13 :. 혈청의 삼투압, 평균과 표준 편차 (mosm / L) 관류 액에 일정한 삼투압이 낮은하지만 일정한 소변 생산을 보호합니다. 현장에서 측정 된 돼지의 생리적 값 : 282 ± 1.7 mosm / L (범위 279-283 mosm / L).
그림 14 :. 조직학 (H & E) 가벼운 관의 공포 화를 보여주는 피질 접합의 50X / 200X 확대. 괴사의 흔적은 없습니다.arget = "_ 빈">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 15 : 조직학 (PAS) 가벼운 관의 공포 화를 보여주는 피질 접합의 50X / 200X 확대.. 괴사의 흔적은. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하여 주시기 바랍니다.
그림 16 :. 조직학 (TUNEL 염색) 25X / 200X 확대. 아주 가끔 핵이 세포 사멸의 매우 낮은 비율을 보여 스테인드있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
본 연구는 적혈구 계 용액 NEVKP이 돼지 모델에서 오랜 시간 동안 우수한 결과로 수행 될 수 있다는 것을 보여준다. 10 시간 생체 관류하는 동안 신장 안정 관류 매개 변수, 활성 신장 대사, 항상성, 최소한의 신 손상을 보여 주었다.
소변 생산 및 신장 손상은 관류 액의 조성에 의존한다. 이것은 생리 학적 범위 내 oncotic 압력 관류의 삼투압을 유지하는 것이 중요하다. 특히, 낮은 oncotic 압력이 크게 신장 부종과 신장 손상의 증가 마커 비 생리 학적으로 높은 소변 생산 발생합니다. STEEN 용액 함유 알부민 oncotic 압력을 조절하고, 신장에 대한 생리 학적 조건을 시뮬레이션 모델이 선택된다. 탄산 수소 나트륨 수용액 및 글루 콘산 칼슘 pH가 생리적 값을 달성하기 위해 시스템에 추가되고, HCO 3 , 나트륨, 칼륨, 칼슘, 및 염화. 혈관 확장제의 선택 및 투여 량은 충분한 혈액 순환과 산소 공급을 확보하는 것이 중요하다.
정상 체온 생체 신장 관류의 기술은 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 예 생체 관류 부정적인 이상 관류 기간에 영향을 미칠 수있는 신장의 호르몬 지원과 연결되어 있지 않습니다. 또한, 새로운 기술은 현 시점에서, 비용 증가와 연관된다. 미래 향상 기술을 단순화하고 비용을 절감 할 수있다. 휴대용 신장 관류 장치의 개발은 완전히 앞으로 감기 신장 저장을 방지 할 수 있습니다.
심각하고 지속 장기 부족 한계 기관 (ECD 또는 DCD 신장 이식) (7)의 사용 증가로 이어집니다. 현재, 장기 보존 정적 냉장 또는 저체온 기계 관류를 기반으로합니다. 오랜 감기 허혈성 시간은 중요한 꼬마 도깨비가 기본표준 기준 15 한계 이식 8,9의 신장 기능의 결과에 행위, 냉장 보관을 최소화하는 새로운 보존 기술은 특히 관심을 16-19의이다.
주요 장애물은 더욱 광범위 한계 이식편을 사용하여 이식하기 전에 장기의 품질과 생존력을 평가하기 없다는 것이다. 현재와 같은 기증자의 나이, 기증자 관련 질환 및 이식의 따뜻한 허혈 시간으로 만 임상 매개 변수는 장기 허용 또는 이식 거부 여부를 결정하는 데 사용됩니다. 정상 체온 조건 하에서 이식편을 보존함으로써, 그래프트 평가 관류 특성에 기초하여, 데이터가있다. 이러한 신장 혈관 유량, 압력, 신장 내 저항, 소변 생산, 산소 소비 (예 AST 및 락 테이트 등), 신장 손상 파라미터 같은 실시간 파라미터 그래프트의 가능성을 평가하는 유용한 변수로 가정된다.
되어온에서이온은 NEVKP 동안 활성 대사는 이전에 이식에 한계 신장 이식을 개선하기 위해 복구 전략의 적용을 할 수 있습니다. 예를 들어, 염증성 경로, 면역 조절, 유전자 전사뿐만 아니라 줄기 세포의 투여 억제는 보존 시간 동안 신장 이식을 수정받는 결과를 개선하기위한 미래 기술 될 수있다.
The authors have nothing to disclose.
우리는 사용자 정의 만든 신장 관류 회로와 함께 우리를 제공하는 소린 그룹 (밀라노, 이탈리아)에 감사드립니다. 또한 우리는 스틴 솔루션, BBraun AG 주사기 펌프 공급 (Melsungen, 독일), 및 RIEBER GmbH의 & Co KG에 (로 이틀 링겐, 독일)와 함께 우리를 제공 XVIVO 관류 주식 회사 (예테보리, 스웨덴) 감사합니다.
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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