Method Article
* Эти авторы внесли равный вклад
Предельные трансплантаты, такие как жирные печени, трансплантатов из более старых доноров или печени, получаемых после сердечной смерти (DCD) переносят обычную, холодный статического хранения только слабо. Мы разработали новую модель subnormothermic экс естественных перфузии печени для сохранения, оценки и ремонта маргинальных трансплантатов печени до трансплантации.
Успех трансплантации печени привело к резкому нехватки органов. В большинстве трансплантации регионах 20-30% пациентов, включенных в список ожидания для трансплантации печени умирает, не получив трансплантации или исключены для прогрессирования заболевания. Одна из стратегий, чтобы увеличить доноров бассейн является использование маргинальных трансплантатов, таких как жирные печени, трансплантатов от старых доноров или пожертвования после сердечной смерти (DCD). Нынешняя методика сохранение холодной статической памяти только плохо переносится маргинальных печени приводит к значительному повреждению органа. Кроме того, холодного хранения статической орган не позволяет оценку или ремонт перед трансплантацией трансплантата.
Эти недостатки холодной статической сохранения вызвали интерес к теплой сохранения перфузии органов для уменьшения холодной ишемического повреждения, оценить трансплантатов печени во время сохранения, а также изучить возможность восстановить предельные печень до трансплантации. Оптимальные пресуверенным и расхода условия, температура перфузии, состав перфузии раствора и потребность в переносчика кислорода был спорным в прошлом.
Несмотря на многообещающие результаты в нескольких исследованиях на животных, сложность и затраты предотвратили более широкий клиническое применение до сих пор. Недавно, с повышенной технологий и лучшего понимания физиологии печени во время экс естественных перфузии исход теплой перфузии печени улучшилось и последовательно хорошие результаты могут быть достигнуты.
Эта статья будет предоставлять информацию о поиске печени, методов хранения и изолированной перфузии печени у свиней. Мы проиллюстрируем) требования, чтобы обеспечить достаточное поступление кислорода к органу, б) технические соображения о перфузии машины и перфузии раствора, и с) биохимических аспектов изолированных органах.
Трансплантация печени является единственным вариантом лечения для пациентов с терминальной стадией заболевания печени или передовой гепатоцеллюлярной карциномы. За последние 25 лет, количество ожидающих кандидатов список постепенно увеличивается и превысило число доступных трансплантатов. Количество сердце бьется доноров уменьшилось за последнее десятилетие. В то же время, количество краевых трансплантатов, таких как пожертвования после сердечной смерти (DCD), а также старых и жирных печени увеличили 1,2.
Маргинальные трансплантаты часто отказался трансплантации печени в связи с повышенной вероятностью первичного трансплантата неуплату или отсроченной функции. В DCD трансплантатов, развитие ишемической типа желчных стриктур (ITBS) является предметом особой заботы. С обычной статической холодной технике консервации, ITBS встречаются примерно 10-40% от DCD трансплантатов. В большинстве пациентов, ITBS приводит к повторной трансплантации или смерти пациента. Особенно длительные теплые и холодные ишемические пояс рискфакторами для ITBS 3-7. Донор возраст, генетическая предрасположенность (например, CCR5 дельта 32), и выбора сохранения решения также были обсуждены факторы дополнительного риска 7-10. Частичное microthrombosis из peribiliary судов был предложен в качестве механизма для ITBS после трансплантации печени с DCD прививает 11.
До введения клинической трансплантации печени, экс виво перфузии печени были использованы для изучения печеночный метаболизм и физиологию 12,13. После трансплантации печени нашел свой путь в клинических условиях в 1960-х, бесчисленные попытки были сделаны, чтобы использовать Экс Vivo перфузии печени как метод сохранения, имитируя физиологические питания и оксигенации условия. Его полезность для сохранения маргинальных трансплантатов была исследована в последнее десятилетие, но она не достигла стандартный клинический уход. Мы недавно описал снижение в желчи травмы протоков в DТрансплантация печени CD экс естественных перфузии сохранение 14. Были сделаны различные подходы в отношении перфузии раствором. Выбор колеблется от сотовых решений как цельной крови от животного-донора или эритроцитарной массы в сочетании с человеческой плазме, к ацеллюлярных подходов, как машины университета решения Висконсин, решения IGL или Steen решения 14-19.
Температура колеблется от 4-37 ° C 20. Номенклатура в гипотермической, subnormothermic и нормотермической очень изменчива и противоречива. Все разные методы, решения и параметры температуры направлены на 1) стабильных условиях перфузии, 2) достаточно кислородом, и 3) восстановление функции органа. Укрепление потенциала сохранение, а также способность оценки и лечения органов во время нормотермической и subnormothermic перфузии сталкивается высшее техническое сложность и затраты по сравнению с гипотермической перфузии 20,21.
Мы разработали subnormothermic Экс Vivo печени системы перфузии в течение последних 4 лет. Система может быть использована для 1) "перезарядить" печеночный содержание энергии, 2) для оценки качества трансплантата, и в 3) ремонт маргинальные печень перед трансплантацией. Следующий протокол содержит всю информацию для стабильной печеночной перфузии.
Схематическое обзор протокола представлена на рисунке 1.
Рис.1 Протокол исследования. Свиной дизайн исследования поражения печени основывается на пожертвования после сердечной смерти (DCD) модели. После вскрытия всех судов печени, сердечная смерть индуцируется затем 45 мин теплой трансплантата ишемии. Для имитации трансплантата транспорт в между донорами и получателями больниц в клинических условиях, трансплантат хранили на льду в течение 4 часов после холодной, смыва. После хранения в холодильнике, орган subnormothermic перфузии в течение 6 ч для того, чтобы оценить стабильность перфузии. В модели трансплантации, время перфузии может быть короче, чтобы перезарядить хранения энергии, а также оценить жизнеспособность органов. Пожалуйста, нажмите онповторно, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
1. Животные
ПРИМЕЧАНИЕ: Мужской Йоркшир свиней, 30-35 кг, были использованы в данном исследовании. Все животные получали гуманного ухода в соответствии с '' принципах лабораторных животных '' сформулированных '' Руководство по уходу за лабораторными животными '' опубликована Национальным институтом здравоохранения Национального общества медицинских исследований и. Уход Комитет Животное Торонто Генеральной исследовательского института одобрил все исследования.
2 Орган-поисковая
3 Экс естественных Печень перфузии
Ниже мы приводим результаты 5 перфузии экспериментов с DCD-трансплантатов после 45 мин прогрева и 4 часа холодной ишемии до начала subnormothermic экс естественных перфузии.
Основная цель для экс естественных перфузии печени является обеспечение достаточного притока кислорода к органу. Ишемия вызывает вазоконстрикцию, таким образом, повышая устойчивость перфузии. Достижение постоянные сосудистые потоки со стабильными давления является хорошим показателем адекватной оксигенации. В течение периода индукции, равного 1-2 ч раствор перфузии и орган нагревают до 33 ° С, что болезней сосудов сопротивление печени. После того, как целевая температура 33 ° С достигается, значения расхода уровня при постоянном, почти физиологического диапазона для остальной части 6 ч времени перфузии (3А-3D).
В то же время, этот орган становится метаболически активными. Фиг.4А показывает венозный рО <суб> 2, маркер потребления кислорода. В течение первых 2 часов венозные рО 2 снижается до постоянного плато. В этой метаболически активном состоянии, печень начинает производить желчь (рисунок 4B). Диализатора обеспечивает сбалансированное электролитного гомеостаза (Цифры 4C-4D). Первоначальный гиперкалиемия быстро нивелируются. Измерение онлайн АСТ служит мониторинга гепатоцеллюлярного повреждения. Рисунок 5 отображает только неглубокую увеличение линейной AST течение всего периода перфузии. H & E окрашивание после 6 часов перфузии показывает некроз гепатоцитов <5% с невредимым очаговая и синусоидальной структуры (рисунок 6). PAS окрашивание в тот же момент времени показывает пополняется сотовой запасы гликогена по сравнению с истощенной хранения в холодных сохранившихся DCD-трансплантатов (рисунок 7).
Рисунок 3 Перфузионные потоки и давление (п = 5, планки погрешностей показывают стандартное отклонение). (A, B) печеночной артерии (ГА) расхода и давления: Во время фазы потепления в первые 1-2 часа, поток увеличивается в стабильных давлениях и постоянна впоследствии. Глядя на уменьшении давления воротной вены (C), увеличение потока HA к концу перфузии может быть ауторегуляторного реакция печени. (С, D) воротной вены (PV) увеличивается потока, соответствующие потоку HA в ходе первые 2 ч потепления. Давления остаются относительно стабильными.
Рисунок 4 параметры мониторинга (п = 5, планки погрешностей показывают стандартное отклонение). (А) венозная рО 2 в качестве маркера потребления кислорода и метаболической активности снижается в начальной фазе потепления в связи с активированным CELLULAг метаболизм; он остается стабильным после этого (Б) производство желчи в качестве маркера метаболической активности начинается при температуре около 30 ° С, и, таким образом, между первой и второй час перфузии (С, D) диализатора обеспечивает гомеостаз электролита..; начальная гиперкалиемия быстро сбалансированы.
Рисунок 5 АСТ (п = 5, планки погрешностей показывают стандартное отклонение) АСТ является чувствительным маркером гепатоцеллюлярной травмы.; мелкой увеличение не предполагает значительный вред во время экс естественных перфузии.
Рисунок 6 H & E окрашивание (20-кратным увеличением). () Образец Шам печени до теплой ишемии, один представитель долька печени с неповрежденной architecturе. (В) Печень образца через 45 мин теплой ишемии, 4 ч холодной ишемии и 6 ч в subnormothermic перфузии, очаговая архитектура неповрежден без некроза и только минимальное набухание клеток, синусоидальные пространства умеренно расширены по сравнению с обман образец.
В модели свиньи, которая имитирует трансплантации печени DCD, мы показали, что subnormothermic перфузии печени с сотовым результатов перфузии раствора в стабильных параметров перфузии, минимальная травматизация гепатоцитов и активного метаболизма в печени. Наша subnormothermic перфузии настроить доказала восстановить гепатоцеллюлярной гомеостаз и обмен веществ. Гликогена восстанавливается и метаболиты отбрасываются.
Экс естественных перфузии печени как метода сохранения предлагает впервые возможность оценить маркеры функции трансплантата и травмы во время сохранения органов и до трансплантации. Кроме макроскопического оценки трансплантата перфузии однородности, значения расхода обеспечивают хороший показатель жизнеспособности трансплантата и степень ишемического повреждения, нанесенный ему ранее 29. Потребление кислорода и производство желчи являются маркерами метаболические функции. Уровни печеночных ферментов, таких как AST может быть использован какSESS степень и динамику развития гепатоцеллюлярной травмы 30. Это тщательная оценка трансплантат может позволить надежную дискриминацию между трансплантации и не трансплантации маргинальных органов.
Мы выбрали subnormothermic температуру 33 ° С в нашей системе перфузии, так как температура достаточна, чтобы позволить обмен веществ, а также АТФ и синтез гликогена. В то же время, он обеспечивает снижение потребности в кислороде в сравнении с нормотермических настроек перфузии, который обеспечивает дополнительную безопасность в отношении ишемического повреждения. В целом, температура перфузии выше 30 ° С показали, чтобы свести к минимуму холодной ишемического повреждения и обеспечить достаточную метаболическую активность 31.
В отличие от других групп, мы не использовали цельную кровь, как перфузата, но нормо-осмотическое решение альбумина (Steen) с промывали и фильтровали красных кровяных клеток. Исключив компонент плазмы, а также тромбоциты и лейкоциты, перфузии решение деподписали минимизировать провоспалительных сигналов во время экс естественных перфузии.
В дополнение к оценке трансплантата, стабильные условия перфузии в течение нескольких часов позволит обработку трансплантата. Многочисленные молекулы показали для ослабления реперфузионного в экспериментальных условиях 32. Тем не менее, почти нет Режим лечения сделал свой путь в клиническую практику, пока. Одна из причин, кажется, отсутствие возможности применить эти процедуры во время холодного хранения. Метаболически активными печени на экс естественных перфузии системы является оптимальным для применения любой вид лечения. В связи с этим, не только процедуры для улучшения условий реперфузии, как ослабление активности клеток Купфера или продувки активных форм кислорода являются возможными, но и лечения, как генной терапии для кондиционирования трансплантата, например, против гепатита С рецидива. Другие потенциальные стратегии могут включать сокращение на стеатоз во время экс естественных перфузиипериод 33.
Таким образом, экс естественных перфузии печени является новая стратегия, чтобы минимизировать холодную ишемического повреждения и оценить предельные трансплантатов печени перед трансплантацией печени. Экс естественных установка перфузии предоставляет уникальную возможность для ремонта и состояние трансплантаты до трансплантации.
Авторы не имеют ничего раскрывать.
Работа выполнена при поддержке грантов на исследования по пересадке Roche органов Research Foundation (ROTRF) и Astellas. Маркус Selzner поддержали премию развития ASTS карьеры. Маттиас Кнаак при поддержке стипендии Astellas Research. Мы благодарим Уве Mummenhoff и семью Birmingham за их щедрую поддержку.
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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены