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* Estes autores contribuíram igualmente
Enxertos marginais, tais como fígado gorduroso, enxertos de doadores mais velhos, ou fígados recuperados após a morte cardíaca (DCD) tolerar estática de armazenagem convencional, o frio só mal. Foi desenvolvido um novo modelo de subnormothermic ex vivo de perfusão hepática para a preservação, avaliação e reparo de enxertos de fígado marginais antes do transplante.
O sucesso do transplante de fígado resultou numa dramática escassez de órgãos. Na maioria das regiões de transplante 20-30% dos pacientes em lista de espera para transplante de fígado morrem sem receber um transplante de órgão ou são retiradas para a progressão da doença. Uma estratégia para aumentar a lista de dadores é a utilização de enxertos marginais, tais como fígado gorduroso, enxertos de doadores mais velhos, ou doação após morte cardíaca (DCD). A técnica de conservação atual de armazenagem estática frio só é pouco tolerado por fígados marginais, resultando em danos significativos nos órgãos. Além disso, o armazenamento órgão estático frio não permite a avaliação do enxerto ou reparo antes do transplante.
Estas deficiências de preservação estática frio provocaram um interesse em quente preservação de órgãos perfundidos para reduzir as lesões de isquemia fria, avaliar enxertos hepáticos durante a preservação, e explorar a oportunidade de reparar fígados marginais antes do transplante. Os pres ideaiscerteza e condições de fluxo, temperatura, composição da perfusão da solução de perfusão e a necessidade de um veículo de oxigénio tem sido controversa no passado.
Apesar dos resultados promissores em vários estudos em animais, a complexidade e os custos impediram uma aplicação clínica mais ampla até agora. Recentemente, com a tecnologia melhorada e uma melhor compreensão da fisiologia do fígado durante a perfusão ex-vivo, o resultado do aquecimento de perfusão do fígado melhorou e consistentemente bons resultados podem ser conseguidos.
Este artigo irá fornecer informações sobre a recuperação do fígado, técnicas de armazenamento, e isolado de fígado de perfusão em porcos. Vamos ilustrar a) os requisitos para garantir o suprimento de oxigênio suficiente para o órgão, b) As considerações técnicas sobre a máquina de perfusão ea solução de perfusão, e c) aspectos bioquímicos de órgãos isolados.
O transplante de fígado é a única opção de tratamento para pacientes com doença hepática em fase terminal ou carcinoma hepatocelular avançado. Durante os últimos 25 anos, o número de espera em lista candidatos tem aumentado gradualmente e excedeu o número de enxertos disponíveis. O número de doadores de coração batendo tem diminuído ao longo da última década. Ao mesmo tempo, o número de enxertos marginais, como doação após a morte cardíaca (DCD), bem como a idade e os fígados gordos aumentaram 1,2.
Enxertos marginais são muitas vezes diminuiu para transplante de fígado devido à maior chance de enxerto função principal não ou atrasado. Em enxertos DCD, o desenvolvimento do tipo isquêmico estenose biliar (EBTs) é de especial preocupação. Com a técnica de preservação a frio estática convencional, ITBS ocorrem em cerca de 10-40% dos enxertos de DCD. Na maioria dos pacientes, ITBS leva a re-transplante ou morte do paciente. Especialmente tempos isquêmicos quentes e frios prolongados são riscofatores para ITBS 3-7. A idade do doador, predisposições genéticas (como CCR5 delta 32), e a escolha de solução de preservação, também têm sido discutidas como factores de risco adicional 7-10. Microtrombose parcial dos vasos peribiliary tem sido sugerido como um mecanismo potencial para ITBS após o transplante de fígado com DCD enxertos 11.
Antes da introdução clínica do transplante de fígado, ex vivo perfusões fígado têm sido usadas para estudar o metabolismo hepático e fisiologia 12,13. Após transplante de fígado encontrou seu caminho para o cenário clínico na década de 1960, inúmeras tentativas foram feitas para usar ex vivo de perfusão hepática como um método de conservação, imitando as condições de nutrição e oxigenação fisiológicas. Sua utilidade para a preservação de enxertos marginais foi investigado na última década, mas não chegou a cuidados clínicos padrão. Nós recentemente descrita uma redução na bile lesão do duto em DCD transplante hepático por ex vivo perfusão preservação 14. Diferentes abordagens em relação à solução de perfusão foram feitas. A selecção das soluções varia celulares como sangue total a partir do animal dador ou eritrócitos em combinação com o plasma humano, para abordagens acelulares como máquina Universidade de Wisconsin solução, solução IGL, ou solução Steen 14-19.
A temperatura varia 4-37 ° C 20. A nomenclatura em hipotermia, subnormothermic e normotérmica é muito variável e inconsistente. Todas as técnicas, soluções e diferentes configurações de temperatura visam 1) condições de perfusão estáveis, 2) oxigenação suficiente, e 3) o restabelecimento da função do órgão. Uma capacidade de preservação reforçada, bem como a capacidade de avaliação e tratamento de órgãos durante a perfusão normotérmica e subnormothermic enfrenta maior complexidade técnica e os custos em comparação com perfusão hipotérmica 20,21.
Desenvolvemos um sistema de perfusão ex vivo de fígado subnormothermic durante os últimos 4 anos. O sistema pode ser utilizado para 1) "recarregar" o teor de energia hepática, 2) para avaliar a qualidade do enxerto, e 3) reparar fígados marginais antes do transplante. O protocolo a seguir contém todas as informações para uma perfusão hepática estável.
Uma visão geral esquemática do protocolo é apresentado na Figura 1.
Figura 1 Protocolo do estudo. O desenho do estudo suíno de lesão hepática é baseada em uma doação pós-morte cardíaca modelo (DCD). Após a dissecção de todos os vasos do fígado, morte cardíaca é induzida seguido de 45 min de isquemia do enxerto quente. Para simular um transporte do enxerto entre o doador eo receptor hospitais em um ambiente clínico, o enxerto é armazenado no gelo durante 4 h após a frio, dual flush. Após o armazenamento a frio, o órgão é perfundido subnormothermic de 6 horas, a fim de avaliar a estabilidade de perfusão. Em um modelo de transplante, o tempo de perfusão podia ser encurtado, a fim de recarregar as baterias de armazenamento de energia e para avaliar a viabilidade de órgãos. Ao clicar elere para ver uma versão maior desta figura.
1. Os animais
NOTA: suínos machos Yorkshire, 30-35 kg, foram utilizados para este estudo. Todos os animais receberam cuidados de acordo com as '' Princípios de Laboratório Animal Care '"formulados pela Sociedade Nacional de Pesquisa Médica e do' Guia para o Cuidado de Animais de Laboratório '", publicado pelo National Institutes of Health. O Comitê do Instituto Geral de Toronto Research Animal Care aprovado todos os estudos.
2 Órgão Retrieval
3 Ex vivo fígado Perfusão
A seguir, apresentamos os resultados de cinco experimentos de perfusão com DCD-enxertos após 45 min quente- e isquemia fria 4 horas antes do início do subnormothermic ex vivo de perfusão.
O principal objetivo de uma perfusão de fígado ex vivo é garantir um suprimento de oxigênio suficiente ao órgão. Isquemia provoca vasoconstrição, aumentando assim a resistência de perfusão. Alcançar fluxos vasculares constantes com pressões estáveis é um bom indicador de oxigenação adequada. Durante um período de indução de 1-2 horas, a solução de perfusão do órgão e são aquecidos até 33 ° C, o que deceases a resistência vascular do fígado. Uma vez que seja alcançado o objectivo de temperatura a 33 ° C, os valores de fluxo em um nível de alcance constante, quase fisiológica durante o resto do tempo de perfusão de 6 horas (Figuras 3A-3D).
Ao mesmo tempo, o órgão torna-se metabolicamente activo. Figura 4A mostra a pO venosa 2, um marcador do consumo de oxigênio. Dentro da 2 hr inicial os venosos pO 2 quedas para um patamar constante. Neste estado metabolicamente activo, o fígado começa a produzir biliar (Figura 4B). O dialisador fornece uma homeostase eletrolítica balanceada (Figuras 4C-4D). Uma hipercalemia inicial é nivelado rapidamente. Medição AST online serve como monitoramento de dano hepatocelular. Figura 5 apresenta apenas um aumento de AST linear rasas ao longo de todo o período de perfusão. H & E coloração após 6 horas da perfusão revela necrose de hepatócitos <5%, com uma estrutura intacta e lobular sinusoidal (Figura 6). Coloração PAS no mesmo ponto do tempo mostra reabastecido armazenamento de glicogênio celular em relação ao armazenamento esgotada no frio preservados DCD-enxertos (Figura 7).
Figura 3. fluxos de perfusão e de pressão (n = 5, barras de erro mostram o desvio padrão). (A, B) artéria hepática (HA) fluxo e pressão: Durante a fase de aquecimento no primeiro 1-2 horas, os aumentos de fluxo em pressões estáveis e é constante depois. Olhando para a pressão venosa portal decrescente (C), o aumento de fluxo de HA para o fim da perfusão pode ser uma reacção de auto-regulador do fígado. (C, D) A venoso portal (PV), os aumentos de fluxo correspondentes para o fluxo de HA durante a primeira 2 horas de aquecimento. As pressões permanecem relativamente estáveis.
Figura 4. parâmetros de monitoramento (n = 5, barras de erros mostram o desvio padrão). (A) O pO 2 venosa como um marcador de carência de oxigénio e a actividade metabólica diminui no decurso da fase inicial de aquecimento, devido ao cellula activadar metabolismo; que se mantém estável depois (B) a produção de bílis como um marcador de actividade metabólica começa a temperaturas em torno de 30 ° C e, assim, entre a primeira e segunda hora de perfusão (C, D) O dialisador assegura a homeostasia de electrólito..; um hipercalemia inicial é rapidamente equilibrada.
Figura 5 AST (n = 5, barras de erro mostram o desvio padrão), de AST é um marcador sensível da lesão hepatocelular.; o aumento superficial sugere que não há danos significativos durante ex vivo de perfusão.
Figura 6 H & E coloração (ampliação de 20X). (A) amostra Sham fígado antes de isquemia quente, um lóbulo representante fígado com architectur intactae. (B) de uma amostra de fígado, após 45 min de isquemia quente, 4 h de isquemia fria e 6 horas da perfusão subnormothermic, a arquitectura lobular é intacto, sem necrose e apenas inchaço celular mínima, os espaços sinusoidais são ligeiramente dilatados em comparação com o amostra farsa.
Em um modelo de porco que imita o transplante de fígado DCD, demonstramos que a perfusão hepática subnormothermic com uma solução de perfusão celular resulta em parâmetros estáveis de perfusão, lesão hepática mínima, e metabolização hepática ativa. Nossa perfusão subnormothermic configurar demonstrou recuperar um homeostase hepatocelular e metabolismo. Armazenamento de glicogênio é restaurado e metabólitos são descartados.
Ex vivo de perfusão do fígado como a técnica de preservação oferece, pela primeira vez, a oportunidade de avaliar os marcadores da função do enxerto e lesão durante a conservação de órgãos e antes do transplante. Ao lado da avaliação macroscópica da homogeneidade de perfusão do enxerto, os valores de fluxo fornecer um bom indicador da viabilidade do enxerto e da extensão da lesão isquêmica que tinha sofrido anteriormente 29. O consumo de oxigênio e produção de bile são os marcadores da função metabólica. Os níveis de enzimas hepáticas, como AST podem ser utilizados comoSess o grau ea dinâmica de lesão hepatocelular 30. Essa avaliação enxerto completa pode permitir que uma discriminação segura entre órgãos marginais transplantados e não-transplantados.
Escolhemos uma temperatura subnormothermic de 33 ° C no nosso sistema de perfusão, porque a temperatura é suficiente para permitir que o metabolismo, bem como ATP e a síntese de glicogénio. Ao mesmo tempo, ele fornece uma demanda de oxigênio diminuiu em relação a configurações de perfusão normotérmica que fornece segurança adicional contra a lesão isquêmica. Em geral, as temperaturas de perfusão acima de 30 ° C mostraram a minimizar a lesão de isquemia fria e proporcionar atividade metabólica suficiente 31.
Ao contrário de outros grupos, não usamos sangue como perfusato, mas uma solução de albumina normo-osmótica (Steen) com glóbulos vermelhos lavados e filtrados. Ao excluir os componentes do plasma, bem como trombócitos e leucócitos, a solução de perfusão é deassinado para minimizar a sinalização pró-inflamatória durante a perfusão ex-vivo.
Para além da avaliação do enxerto, condições de perfusão estáveis ao longo de várias horas permitir o tratamento do enxerto. Numerosas moléculas têm demonstrado para atenuar a lesão de reperfusão em condições experimentais 32. No entanto, quase nenhum regime de tratamento fez o seu caminho para a prática clínica, ainda. Uma das razões parece ser a falta de oportunidade de aplicar os tratamentos durante o armazenamento refrigerado. Um fígado metabolicamente ativo em um sistema de perfusão ex vivo é o ideal para a aplicação de qualquer tipo de tratamento. Neste sentido, não apenas os tratamentos para melhorar as condições de reperfusão como atenuação da atividade das células Kupffer ou eliminação de espécies reativas de oxigênio são concebíveis, mas também tratamentos como a terapia genética para condicionar o enxerto, por exemplo, contra a Hepatite C recorrência. Outras estratégias potenciais podem incluir redução de esteatose durante a perfusão ex vivoperíodo de 33.
Em resumo, ex vivo de perfusão hepática é uma nova estratégia para minimizar a lesão de isquemia fria e avaliar enxertos hepáticos marginais antes do transplante de fígado. A definição ex vivo de perfusão proporciona oportunidade única para reparar e enxertos condição antes do transplante.
Os autores não têm nada a revelar.
O estudo foi suportado por concessões do transplante de órgãos Roche Research Foundation (ROTRF) e Astellas pesquisa. Markus Selzner foi apoiado por uma concessão do Desenvolvimento ASTS carreira. Matthias Knaak foi apoiado pelo Bolsa Astellas Research. Agradecemos Uwe Mummenhoff ea família Birmingham para o seu apoio generoso.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
circuit | Maquet (Hirrlingen, GER) | custom made | main reservoir (3 L, 3/8" outflow) portal reservoir (1.5 L, 1/4", outflow) centrifugal pump oxygenator lycocyte 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 | 2 L |
Dialysis acid concentrate A | Baxter (Mississauga, ON) | D12188M | 45 ml |
Amino acid, Travasol 10% | Baxter (Mississauga, ON) | JB6760 | 100 ml |
Sodium pyruvate | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) | P2256 | 1.1 g |
Heparin | Sandoz Canada Inc (Toronto, ON) | 10750 | 40,000 iU |
Calcium gluconate | Pharmaceutical Partners of Canada (Richmond Hill, ON) | C31110 | 10 mg |
Fast acting insulin | various vendors | 1,000 iU | |
Cefazoline | various vendors | 1 g | |
Metronidazole | Baxter (Mississauga, ON) | JB3401 | 500 mg |
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