Descriviamo un metodo di ex vivo macchina perfusione di innesti di fegato umano a temperatura subnormothermic (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.
Il trapianto di fegato è l'unico trattamento curativo per decine di migliaia di pazienti che soffrono di malattia epatica allo stadio terminale. Per facilitare il trapianto successo, conservazione ottimale del fegato dal momento in cui viene procurato dal donatore fino al momento in cui viene impiantato nel ricevente è necessaria per evitare un rapido deterioramento del trapianto. L'attuale standard per la conservazione del fegato è chiamato 'frigoconservazione static': il fegato viene raffreddato in una soluzione di conservazione ghiacciata, riducendo così il metabolismo del fegato e rallentare gli effetti deleteri di ischemia. Sebbene questa tecnica di stoccaggio a freddo ha permesso per il trapianto di successo, gli organi di qualità marginale, come organi DCD danneggiati da ischemia calda o steatosi spettacolo paziente inferiore esiti 1. C'è un corpo in rapida espansione di prove che ex vivo macchina perfusione di fegati come modalità di conservazione alternativo può potenzialmente imdimostrare i risultati per questi organi marginali 2,3.
Il trapianto di fegato è diventato una vittima del suo stesso successo. Far più pazienti sono indicati per il trapianto di fegati sono disponibili, e di morire in lista d'attesa negli Stati Uniti ogni anno. Data la realtà della scarsità fegato del donatore e il crescente utilizzo di fegati di qualità non ottimale per i destinatari bisognosi, è opinione diffusa che ex vivo macchina perfusione di innesti di fegato prima dell'impianto mantiene la promessa di un cambiamento di paradigma nel trapianto di fegato. C'è stato un notevole aumento di interesse della ricerca in questo tema negli ultimi anni 4-8. In diversi centri europei e nordamericani macchina ipotermico perfusione ha fatto una clinica introduzione 8 e normotermica macchina perfusione a temperature fisiologiche è stata recentemente applicata al fegato umano scartati e viene tradotto in uso clinico e 9.Ampia sviluppo ha portato allo sviluppo di diversi protocolli, mentre l'ottimizzazione continua identifica i parametri della perfusione ottimale 10-12. L'uso di innesti marginale qualità è aumentato più di 10 volte negli ultimi dieci anni 13. Quando confrontato con l'attuale standard per la conservazione del fegato (celle frigorifere statiche), ex vivo macchina di perfusione offre numerosi vantaggi potenziali, i quali si traducono in tanto necessaria espansione della piscina organo e potenzialmente diminuire l'incidenza di complicanze post-trapianto. In particolare, le complicazioni biliari che attualmente affliggono fegati non ottimale di qualità dopo il trapianto rimangono una questione sostanziale 14-18.
Macchina perfusione a condizioni subnormothermic fornisce una finestra di tempo per valutare la funzione del trapianto oggettivamente per idoneità al trapianto 19. Mentre il fegato viene perfuso in un circuito ex vivo, sia il perfusato unnd la bile prodotta durante la perfusione può essere campionato per la misurazione dei marker della funzione dell'organo. In questo modo 'gravemente compromesse' fegati che vengono scartati per il trapianto in base ai criteri attuali possono essere oggettivamente valutati in merito alla loro idoneità per il trapianto. Valutazione della vitalità economica potenzialmente permette per molti di questi organi da utilizzare per il trapianto. Un altrettanto potente beneficio della macchina perfusione è la riparazione e il miglioramento della fegati che sono stati danneggiati da caldo / freddo ischemia. ATP è esaurito molto rapidamente durante ischemia fredda calda e successiva e può essere repleted durante un periodo di macchina di perfusione prima dell'impianto del fegato 20. Il fegato, con le sue riserve di energia e lo stato metabolico rifornito, è condizionato e meglio preparati per gli effetti pregiudizievoli del danno da riperfusione dopo l'impianto nel ricevente.
Questo lavoro descrive un metodo ex vivo macchina perfusione del fegato umano grafts in laboratorio, che saranno utili per i ricercatori che vogliono studiare sia la tecnica e effetti benefici della macchina perfusione ex vivo. Noi facciamo uso di fegati donatori umani che sono state diminuite per il trapianto e sono quindi destinati a fini di ricerca.
Standard tecnica appalti fegato comporta in filo arteriosa situ del fegato dopo clampaggio aortico in donatori morti cerebrali (DBD) o dopo l'arresto circolatorio in donatori circolatori morte (DCD), descritti in dettaglio altrove 20. Inoltre, il fegato è raffreddato durante il prelievo riempiendo cavità addominale del donatore con ghiaccio. Preferenze soluzione Flush variano tra le regioni, con la maggior parte degli appalti con l'Università del Wisconsin o soluzione istidina-triptofano-chetoglutarato (HTK). Un ulteriore back-tavolo a filo della vena porta migliora la washout di sangue residuo. Livers sono spesso acquistati lasciando un sur segmento aorticoarrotondando il tronco celiaco. La colecisti è incisa, la bile viene aspirato, e il dotto biliare viene svuotata. I fegati sono confezionati in sacchetti sterili contenenti soluzione di conservazione ghiacciata e trasportati in scatole o refrigeratori designati. Per risultati rappresentativi tempo di ischemia calda e fredda dovrebbe essere limitato a 60 min e 12 ore, rispettivamente. Nonostante lo screening sierologico di routine per gli agenti patogeni trasmissibili, precauzioni standard devono essere prelevati al momento della consegna di organi umani, campioni ottenuti da organi umani, e tutti i prodotti di scarto.
Il protocollo qui descritto perfusione macchina subnormothermic utilizzando un dispositivo di perfusione del fegato in commercio. L'uso di un tale dispositivo permette di traduzione più rapida l'impostazione clinica e cross-validazione di diversi protocolli e le impostazioni del dispositivo tra i gruppi di ricerca e centri di trapianto.
Nel tentativo di recuperare fegati feriti durante ischemia abbiamo sviluppato un sistema SNMP che può essere impiegato dopo un periodo di conservazione frigorifera. Subnormothermic perfusione macchina offre una valida alternativa allo stoccaggio a freddo convenzionali, così come le modalità della macchina di perfusione ipotermia e normotermici. Esistono vari sistemi diversi; tutti offrono diversi vantaggi e svantaggi 3,9,20. SNMP permette di perfusione senza un vettore di ossigeno, come le richieste di ossigeno metaboliche a 21 ° C sono soddisfatte da ossigenazione attiva del perfusato.
Anche se ridotte in condizioni subnormothermic, il metabolismo è sostanziale e richiede il supporto di una soluzione di perfusione ricco di sostanze nutritive. Soluzioni perfusione tradizionali, come la soluzione macchina perfusione Belzer, sono generalmente minima composizione e sono progettati per perfusione fredda. Williams 'medio E' stato utilizzato come mezzo di coltura di epatociti per molti anni, e contiene componenti che sono universali per sostenere la funzione cellulare, in particolare in condizioni di caldo ex vivo.
Misure effettuate durante macchina perfusione sono riflettenti della funzione dell'organo. Parametri direttamente osservabili come la produzione di bile e consumo di ossigeno sono misurazioni in tempo reale che possono essere utilizzati per valutare il fegato pre-trapianto. Allo stesso modo, i marcatori di danno cellulare e ischemia (K +, il rilascio di lattato) possono essere misurati direttamente nella soluzione di perfusione e possono essere indicativi della funzione dell'organo 20. Come la tecnologia della macchina di perfusione sviluppa ulteriormente e raggiunge più vasta applicazione clinica, correlazioni precise tra ex vivo la funzione e il risultato clinico possono essere fatte e parametri di perfusione saranno utili nel favorire decisioni di trapiantare o respingere fegati marginali qualità. Inoltre, come punto di assistenza strumenti analitici anticipo, un'analisi più sofisticata sarà disponibile direttamente in macchina perfusione 21.
In questo lavoro abbiamo dimostrato che i fegati possono essere supportati nel sistema SNMP con lesioni minime al fegato, riflessa da istologia e il rilascio di ALT. Il recupero funzionale del fegato è meglio riflessa da ATP, che ha dimostrato di correlare la redditività fegato ed è fortemente indicativi del successo del trapianto in modelli animali 22. Ex vivo e recupero pre-trapianto di fegati consentirebbe una significativa espansione del donatore piscina fegato, correggere la disparità tra domanda e offerta di fegati donatori nel trapianto.
The authors have nothing to disclose.
Finanziamenti dei National Institutes of Health (concede R01EB008678, R01DK096075, R01DK084053, R00DK088962 e F32 DK103500), CIMIT progetto n 12-1732 e gli ospedali Shriners per i bambini è riconosciuto con gratitudine. Vorremmo riconoscere con gratitudine il Organ Bank New England per sostenere questo lavoro.
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 |