We beschrijven een werkwijze voor ex vivo machine perfusie van menselijke lever transplantaten bij subnormothermic temperatuur (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.
Levertransplantatie is de enige curatieve behandeling tienduizenden patiënten met eindstadium leverziekte. Om succesvolle transplantatie, optimaal behoud van de lever van de tijd die is verkregen van de donor tot de tijd wordt geïmplanteerd in de ontvanger nodig snelle verslechtering van het transplantaat te voorkomen vergemakkelijken. De huidige standaard voor leverpreservatie zogenaamde "statische koude opslag": de lever wordt afgekoeld in een ijs-koude conserveringsoplossing, waarbij het metabolisme van de lever verminderen en vertragen van de schadelijke effecten van ischemie. Hoewel dit koude opslag techniek heeft het mogelijk gemaakt voor een succesvolle transplantatie, organen van marginale kwaliteit zoals DCD organen beschadigd door warme ischemie of steatose tonen inferieure patient outcomes 1. Er is een snel groeiende hoeveelheid bewijs dat ex vivo machine perfusie van de lever enten als alternatief behoud modaliteit kan potentieel imbewijzen de resultaten voor deze marginale organen 2,3.
Levertransplantatie heeft een slachtoffer van zijn eigen succes geworden. Veel meer patiënten worden verwezen voor transplantatie dan er levers beschikbaar en duizenden sterven op de wachtlijst in de Verenigde Staten elk jaar. Gezien de realiteit van de donorlever tekort en het toenemende gebruik van de lever transplantaties van suboptimale kwaliteit voor behoeftige ontvangers, wordt algemeen geoordeeld dat ex vivo machine perfusie van de lever transplantaties vóór implantatie houdt de belofte van een paradigmaverschuiving in levertransplantatie. Er is een duidelijke toename van het onderzoek belangstelling voor dit onderwerp in de afgelopen jaren 4-8. In verschillende Europese en Noord-Amerikaanse centra hypotherme machine perfusie heeft gemaakt van een klinische introductie 8 en normotherme machine perfusie bij fysiologische temperaturen is onlangs toegepast op afgedankte menselijke lever en wordt vertaald naar de klinische gebruik, bij 9.Uitgebreide ontwikkeling heeft geleid tot de ontwikkeling van verschillende protocollen, terwijl continue optimalisatie identificeert de optimale perfusie parameters 10-12. Gebruik van marginale kwaliteit transplantaten toegenomen meer dan 10 keer in het afgelopen decennium 13. Vergeleken met de huidige norm voor leverpreservatie (statische koude opslag), ex vivo machine perfusie biedt talrijke voordelen, die leiden veelgevraagde uitbreiding van het orgaan en een potentieel verminderen van de incidentie van complicaties na transplantatie. Vooral de biliaire complicaties die momenteel pest suboptimale kwaliteit levertransplantatie transplantaten na transplantatie blijven belangrijk punt 14-18.
Machine perfusie bij subnormothermic omstandigheden biedt een tijdsvenster om graft function objectief te beoordelen op geschiktheid voor transplantatie 19. Terwijl de lever wordt geperfuseerd in een ex vivo circuit zowel het perfusaat eennd de gal die tijdens perfusie kan worden bemonsterd voor het meten van merkers van orgaanfunctie. Op deze manier 'ernstig aangetast' levers die worden weggegooid voor transplantatie onder de huidige criteria objectief kan worden beoordeeld op hun geschiktheid voor transplantatie. Levensvatbaarheidsbeoordeling mogelijk maakt veel van deze organen worden gebruikt voor transplantatie. Een even krachtige voordeel van de machine perfusie is reparatie en verbetering van levers die zijn beschadigd door warme / koude ischemie. ATP is zeer snel uitgeput tijdens warme en daaropvolgende koude ischemie en gedurende machine perfusie vóór implantatie van de lever 20 worden repleted. De lever, met zijn energie opslaat en metabole toestand bijgevuld, wordt geconditioneerd en beter voorbereid voor de schadelijke gevolgen van reperfusie schade na implantatie in de ontvanger.
Dit werk beschrijft een methode voor ex vivo machine perfusie van menselijke lever grafts in het laboratorium, die nuttig voor onderzoekers die willen zowel de techniek en de gunstige effecten van ex vivo machine perfusie bestuderen zijn. Wij maken gebruik van menselijke donor levers die zijn afgenomen voor transplantatie en worden vervolgens toegewezen voor onderzoeksdoeleinden.
Standaard lever inkoop techniek houdt in situ arteriële flush van de lever na aorta cross-klemmen in hersendode donoren (DBD) of na een circulatiestilstand in de bloedsomloop dood donoren (DCD), in meer detail elders 20 beschreven. Bovendien wordt de lever gekoeld tijdens de aanbesteding door het vullen van de buikholte van de donor met ijs. Flush oplossing voorkeuren verschillen tussen de regio's, met de meerderheid van aanbestedingen met behulp van de Universiteit van Wisconsin of histidine-tryptofaan-ketoglutarate (HTK) oplossing. Een extra back-tafel flush van de poortader verbetert de uitspoeling van de resterende bloed. Levers worden vaak aangeschaft waardoor er een aortasegment surhet afronden van de coeliakie kofferbak. De galblaas wordt ingesneden, gal wordt afgezogen en de galwegen wordt gespoeld. De levers worden verpakt in een steriele zakken met ijskoude behoud oplossing en in de aangewezen dozen of koelers vervoerd. Voor representatieve resultaten warme en koude ischemie tijd te beperken tot 60 min en 12 uur, respectievelijk. Ondanks de routinematige serologische screening voor overdraagbare ziekteverwekkers, moeten standaard voorzorgsmaatregelen worden genomen bij het overhandigen van menselijke organen, monsters verkregen uit menselijke organen, en eventuele afvalproducten.
Het protocol beschrijft hier subnormothermic machine perfusie met behulp van een in de handel verkrijgbaar leverperfusie apparaat. Het gebruik van een dergelijke inrichting maakt snellere vertaling naar de klinische setting en kruisvalidatie van tussen onderzoeksgroepen en transplantatiecentra verschillende protocollen en apparaatinstellingen.
In een poging levers gewond tijdens ischemie herstellen ontwikkelden we een SNMP systeem dat kan worden toegepast na een periode van koude opslag. Subnormothermic machine perfusie biedt een levensvatbaar alternatief voor de conventionele koude opslag, evenals onderkoeld en normotherme machine perfusie modaliteiten. Er bestaan verschillende systemen; Alle bieden verschillende voordelen en nadelen 3,9,20. SNMP maakt perfusie zonder zuurstofdrager, metabolische zuurstofverbruik 21 ° C worden voldaan door actieve zuurstofvoorziening van het perfusaat.
Hoewel verminderd onder subnormothermic omstandigheden, het metabolisme is aanzienlijk en vereist de steun van een voedselrijke perfusie oplossing. Traditionele perfusie-oplossingen, zoals de Belzer machine perfusievloeistof, algemeen minimaal samenstelling en zijn ontworpen voor koude perfusie. Williams Medium E is gebruikt als een hepatocyt kweekmedium voor vele jaren, en bevat CSPECTEN dat universeel voor de ondersteuning van cellulaire functie, in het bijzonder onder warme ex vivo omstandigheden zijn.
Metingen tijdens machine perfusie weerspiegelt de werking van het orgaan. Direct waarneembare parameters zoals gal productie en zuurstofopname zijn realtime metingen die kunnen worden gebruikt om de lever pre-transplantatie beoordelen. Evenzo kunnen markers van celbeschadiging en ischemie (K +, lactaat release) direct worden gemeten in de perfusievloeistof kan erop wijzen orgaanfunctie 20 zijn. Als machine perfusie technologie zich verder ontwikkelt en realiseert meer wijdverspreid klinische toepassing, kan een nauwkeurige correlaties tussen ex vivo functie en klinische uitkomst worden gemaakt en perfusieparameters zal nuttig zijn in het helpen beslissingen te verplanten of marginale kwaliteit levers verwerpen. Bovendien, als point-of-care analytische instrumenten vooraf, meer verfijnde analyse zal beschikbaar komen direct in de machine Japanse productesie 21.
In dit werk wordt aangetoond dat levers kunnen worden ondersteund in de SNMP systeem met minimale schade aan de lever, gereflecteerd door histologie en afgifte van ALT. Functioneel herstel van de lever het best blijkt uit ATP, waarvan is aangetoond dat zij de levensvatbaarheid lever en sterk suggestief succes transplantatie in diermodellen 22. Ex vivo en pre-transplantatie herstel van de lever transplantaten zou een aanzienlijke uitbreiding van de donor toestaan lever zwembad, het corrigeren van de kloof tussen vraag en aanbod van donorlevers bij transplantatie.
The authors have nothing to disclose.
De financiering van de Amerikaanse National Institutes of Health (verleent R01EB008678, R01DK096075, R01DK084053, R00DK088962 en F32 DK103500), Cimit Project No. 12-1732 en de Shriners Hospitals for Children is dankbaar erkend. We willen graag dankbaar erkennen de New England Organ Bank voor de ondersteuning van dit werk.
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, 4L | Cole Parmer | EW-07300-40 |