تقنية Subnormothermic<em> فيفو السابقين</em> الكبد الإرواء للتخزين، تقييم، وإصلاح الطعوم الكبد الهامشية
Summary
ترقيع هامشية، مثل الكبد الدهنية، الطعوم من المانحين القديمة، أو كبد استرجاع بعد وفاة القلب (DCD) تتسامح التقليدي والتخزين البارد ثابت سيئة فقط. وضعنا نموذجا جديدا من subnormothermic فيفو السابقين نضح الكبد للمحافظة، والتقييم، وإصلاح الطعوم الكبد هامشية قبل الزرع.
Abstract
وقد أدى نجاح زراعة الكبد في نقص الجهاز الدرامي. في معظم مناطق زراعة 20-30٪ من المرضى على قائمة الانتظار لزرع الكبد يموتون دون تلقي زرع الأعضاء أو شطب لتطور المرض. استراتيجية واحدة لزيادة تجمع المانحة هي استخدام الطعوم هامشية، مثل الكبد الدهنية، الطعوم من المانحين القديمة، أو التبرع بعد الموت القلبي (DCD). تقنية المحافظة الحالية للتخزين البارد ثابت هو التسامح سيئة فقط من كبد هامشية مما أدى إلى تلف الجهاز كبير. بالإضافة إلى ذلك، التخزين البارد جهاز ثابت لا يسمح تقييم الكسب غير المشروع أو إصلاح قبل الزرع.
وقد أدت هذه العيوب الحفاظ ثابت البارد مصلحة في الحفاظ دافئ الجهاز perfused لللحد من الإصابات الدماغية الباردة، وتقييم الطعوم الكبد خلال المحافظة، واستكشاف فرصة لإصلاح كبد هامشية قبل الزرع. وبريه الأمثلشروط المؤكد والتدفق ودرجة الحرارة نضح وتكوينها من الحل نضح والحاجة إلى حاملة الأكسجين وكانت مثيرة للجدل في الماضي.
على الرغم من نتائج واعدة في العديد من الدراسات على الحيوانات، ومدى تعقيد وتكاليف حالت دون التطبيق السريري أوسع حتى الآن. في الآونة الأخيرة، مع التكنولوجيا وتعزيز فهم أفضل لعلم وظائف الأعضاء الكبد خلال فيفو السابقين نضح نتائج التروية الكبد الحار قد تحسن ويمكن تحقيق نتائج جيدة على الدوام.
ستقدم هذه الورقة المعلومات حول استرجاع الكبد، وتقنيات التخزين، ونضح الكبد معزولة في الخنازير. سنقوم توضيح) متطلبات لضمان امدادات الاوكسجين الكافي إلى الجهاز، ب) الاعتبارات الفنية عن الجهاز نضح والحل نضح، وج) الجوانب الحيوية من أجهزة معزولة.
Introduction
زراعة الكبد هو الخيار الوحيد لعلاج المرضى الذين يعانون من أمراض الكبد في نهاية المرحلة أو سرطان الكبد المتقدم. على مدى السنوات ال 25 الماضية، ازداد عدد من الانتظار مرشحي القائمة تدريجيا وتجاوز عدد الطعوم المتاحة. انخفض عدد من المانحين القلب بفوزه على مدى العقد الماضي. في نفس الوقت، وأرقام الطعوم هامشية، مثل التبرع بعد الموت القلبي (DCD)، وكذلك الكبد الدهنية القديمة وزادت 1،2.
غالبا ما يتم رفض ترقيع هامشية لزراعة الكبد بسبب فرصة أكبر من الكسب غير المشروع الأساسي وظيفة غير أو تأخير. في ترقيع DCD، وتطوير نوع الدماغية قيود الصفراوية (ITBS) هي التي تثير قلقا خاصا. مع ساكنة تقنية الحفاظ الباردة التقليدية، تحدث ITBS في حوالي 10-40٪ من الطعوم DCD. في الغالبية العظمى من المرضى، ITBS يؤدي إلى إعادة زرع أو موت المريض. خصوصا مطولة مرات الدماغية الحارة والباردة هي مخاطرعوامل ITBS 3-7. سن المانحة، كما تم مناقشة الاستعداد الجيني الوراثي (مثل CCR5 دلتا 32)، واختيار الحل الحفاظ كعوامل خطر إضافي 7-10. وقد اقترح خثار مكروي الجزئي للسفن peribiliary كآلية محتملة لITBS بعد زرع الكبد مع DCD الطعوم 11.
قبل إدخال السريري لزراعة الكبد، وقد استخدمت فيفو السابقين perfusions الكبد لدراسة الاستقلاب الكبدي وعلم وظائف الأعضاء 12،13. بعد أن اكتشف زرع الكبد طريقها إلى إعداد سريرية في 1960s، بذلت محاولات لا تعد ولا تحصى لاستخدام فيفو السابقين الكبد نضح كوسيلة من وسائل المحافظة عن طريق محاكاة التغذية والأوكسجين الظروف الفسيولوجية. وقد تم التحقيق فائدتها لحفظ الطعوم هامشية في العقد الماضي، لكنها لم تصل الرعاية السريرية القياسية. وصفنا مؤخرا انخفاضا في القناة الصفراوية إصابة في DCD زرع الكبد التي كتبها فيفو السابقين perfused لحفظ 14. وقدمت مقاربات مختلفة بشأن حل الارواء. تتراوح التحديد من الحلول الخلوية مثل الدم الكامل من الحيوان المانحة أو الخلايا الحمراء معبأة في تركيبة مع البلازما البشرية، إلى نهج ديكي مثل آلة جامعة ويسكونسن الحل، الحل IGL، أو ستين الحل 14-19.
تتراوح درجة حرارة 4-37 ° C 20. التسميات في منخفض الحرارة، subnormothermic، وسوي الحرارة هو متغير جدا وغير متناسقة. وتهدف جميع التقنيات، والحلول، وضبط درجة الحرارة مختلفة في 1) شروط نضح مستقرة، 2) الأوكسجين الكافي، و 3) إعادة إنشاء وظيفة الجهاز. تعزيز قدرة الحفاظ فضلا عن قدرة تقييم الجهاز والعلاج خلال نضح سوي الحرارة وsubnormothermic تواجه أعلى التعقيد التقني والتكاليف مقارنة مع 20،21 نضح منخفض الحرارة.
وضعنا خارج الحي الكبد نظام نضح subnormothermic خلال 4 سنوات الماضية. النظام يمكن أن تستخدم ل1) "إعادة شحن" محتوى الطاقة في الكبد، 2) لتقييم جودة الكسب غير المشروع، وو3) إصلاح كبد هامشية قبل الزرع. بروتوكول التالية يحتوي على كافة المعلومات لنضح الكبد مستقرة.
Protocol
Representative Results
Discussion
في نموذج الخنزير الذي يحاكي زرع الكبد DCD، أثبتنا أن نضح الكبد subnormothermic مع الخلوية نتائج حل نضح في نضح المعلمات مستقرة، الحد الأدنى من الإصابة الكبدية، والاستقلاب الكبدي النشط. وقد ثبت لدينا نضح subnormothermic انشاء لاستعادة التوازن الكبد والتمثيل الغذائي. يتم استعادة تخزين الجليكوجين ويتم تجاهل الأيض.
فيفو السابقين نضح الكبد وتقنية الحفاظ يقدم لأول مرة الفرصة لتقييم علامات على وظيفة الكسب غير المشروع والإصابات خلال الحفاظ على الجهاز وقبل الزرع. بجانب التقييم العيانية من التجانس نضح الكسب غير المشروع، والقيم تدفق توفر مؤشرا جيدا على بقاء الكسب غير المشروع ومدى الإصابة الدماغية كانت قد تعرضت في وقت سابق 29. استهلاك الأكسجين وإنتاج الصفراء وعلامات على وظيفة التمثيل الغذائي. مستويات أنزيمات الكبد مثل AST يمكن استخدامها لوsess درجة وديناميات الإصابة الكبدية 30. قد يسمح هذا التقييم الكسب غير المشروع شامل وموثوق التمييز بين الأجهزة هامشية للزرع وغير زرع.
اخترنا درجة حرارة subnormothermic من 33 درجة مئوية في نظام نضح لدينا لأن درجة حرارة كافية للسماح التمثيل الغذائي وكذلك ATP وتوليف الجليكوجين. في الوقت نفسه، فإنه يوفر الطلب على الاكسجين انخفضت بالمقارنة مع إعدادات نضح سوي الحرارة التي توفر السلامة الإضافية ضد الإصابة الدماغية. بشكل عام، أظهرت درجات الحرارة نضح فوق 30 درجة مئوية لتقليل الإصابة الدماغية الباردة، وتوفير ما يكفي من النشاط الأيضي 31.
على عكس المجموعات الأخرى، لم نستخدم الدم الكامل كما الإرواء، ولكن حل الزلال-normo ناضح (ستين) مع خلايا الدم الحمراء وغسلها وتصفيتها. باستبعاد مكونات البلازما وكذلك thrombocytes والكريات البيض، والحل هو نضح ديوقع لتقليل إشارات الموالية للالتهابات خلال نضح خارج الحي.
بالإضافة إلى تقييم الكسب غير المشروع، وظروف نضح مستقرة على مدى عدة ساعات تسمح العلاج الكسب غير المشروع. أظهرت جزيئات عديدة لتخفيف الاصابة ضخه تحت ظروف تجريبية 32. ومع ذلك، فقد جعلت نظام العلاج تقريبا أي طريقها إلى الممارسة السريرية، ومع ذلك. سبب واحد ويبدو أن عدم وجود فرصة لتطبيق هذه العلاجات أثناء التخزين البارد. والكبد النشط عملية الأيض في الجسم الحي بحكم نظام نضح هو الأمثل لتطبيق أي نوع من العلاج. في هذا الصدد، والعلاج ليس فقط لتحسين الظروف ضخه مثل تخفيف من نشاط خلايا كوبفر أو الكسح أنواع الاكسجين التفاعلية هي يعقل ولكن أيضا العلاجات مثل العلاج الجيني لحالة الكسب غير المشروع، على سبيل المثال، ضد التهاب الكبد C تكرار. ويمكن أن تشمل الاستراتيجيات المحتملة الأخرى على تخفيض تنكس دهني خلال نضح خارج الحيفترة 33.
باختصار، فيفو السابقين الكبد نضح هو استراتيجية رواية لتقليل الإصابة الدماغية الباردة وتقييم الطعوم الكبد هامشية السابقة لزرع الكبد. يوفر إعداد نضح في فيفو السابقين فرصة فريدة لإصلاح وحالة الطعوم قبل الزرع.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذه الدراسة من المنح البحثية للزرع الجهاز روش مؤسسة أبحاث (ROTRF) وشركة Astellas. وأيد ماركوس Selzner من قبل جائزة التنمية ASTS الوظيفي. وأيد ماتياس Knaak بواسطة منحة أبحاث شركة Astellas. نشكر أوفي Mummenhoff والأسرة برمنغهام على دعمهم السخي.
Materials
| circuit | Maquet (Hirrlingen, GER) | custom made | main reservoir (3L, 3/8" outflow) |
| – | portal reservoir (1.5L, 1/4", outflow) | ||
| – | centrifugal pump | ||
| – | oxygenator | ||
| – | leukocyte 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 | 2L |
| dialysis acid concentrate A | Baxter (Mississauga, ON) | D12188M | 45ml |
| amino acid, Travasol 10% | Baxter (Mississauga, ON) | JB6760 | 100ml |
| Sodium Pyruvate | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) | P2256 | 1.1g |
| Heparin | Sandoz Canada Inc (Toronto, ON) | 10750 | 40000 iU |
| Calcium Gluconate | Pharmaceutical Partners of Canada (Richmond Hill, ON) | C31110 | 10mg |
| fast acting Insulin | various vendors | 1000 iU | |
| Cefazoline | various vendors | 1g | |
| Metronidazole | Baxter (Mississauga, ON) | JB3401 | 500mg |
References
- Qiu, J., Ozawa, M., Terasaki, P. I. Liver transplantation in the United States. Clinical Transplants. , 17-28 (2005).
- Maheshwari, A., Maley, W., Li, Z., Thuluvath, P. J. Biliary complications and outcomes of liver transplantation from donors after cardiac death. Liver Transpl. 13 (12), 1645-1653 (2007).
- Reich, D. J., Hong, J. C. Current status of donation after cardiac death liver transplantation. Curr Opin Organ Transplant. 15 (3), 316-321 (2010).
- Grewal, H. P., et al. Liver transplantation using controlled donation after cardiac death donors: an analysis of a large single-center experience. Liver Transpl. 15 (9), 1028-1035 (2009).
- Nguyen, J. H., et al. Long-term outcomes of donation after cardiac death liver allografts from a single center. Clin Transplant. 23 (2), 168-173 (2009).
- Heidenhain, C., et al. Incidence of and risk factors for ischemic-type biliary lesions following orthotopic liver transplantation. Transpl Int. 23 (1), 14-22 (2010).
- Moench, C., Uhrig, A., Lohse, A. W., Otto, G. CC chemokine receptor 5delta32 polymorphism-a risk factor for ischemic-type biliary lesions following orthotopic liver transplantation. Liver Transpl. 10 (3), 434-439 (2004).
- Iacob, S., et al. Genetic, immunological and clinical risk factors for biliary strictures following liver transplantation. Liver Int. 32 (8), 1253-1261 (2012).
- Heidenhain, C., Puhl, G., Moench, C., Lautem, A., Neuhaus, P. Chemokine Receptor-5Delta32 Mutation is No Risk Factor for Ischemic-Type Biliary Lesion in Liver Transplantation. J Transplant. , (2009).
- Hashimoto, K., et al. Use of tissue plasminogen activator in liver transplantation from donation after cardiac death donors. Am J Transplant. 10 (12), 2665-2672 (2010).
- Staib, W., Scholz, R. . Stoffwechsel der perfundierten Leber. , (1968).
- Brauer, R. W. Liver. Annu Rev Physiol. 18, 253-278 (1956).
- Boehnert, M. U., et al. Normothermic acellular ex vivo liver perfusion reduces liver and bile duct injury of pig livers retrieved after cardiac death. Am J Transplant. 13 (6), 1441-1449 (2013).
- Guarrera, J. V., et al. Hypothermic machine preservation in human liver transplantation: the first clinical series. Am J Transplant. 10 (2), 372-381 (2010).
- Fondevila, C., et al. Hypothermic oxygenated machine perfusion in porcine donation after circulatory determination of death liver transplant. Transplantation. 94 (1), 22-29 (2012).
- Rougemont, O., et al. One hour hypothermic oxygenated perfusion (HOPE) protects nonviable liver allografts donated after cardiac death. Ann Surg. 250 (5), 674-683 (2009).
- Chung, W. Y., et al. Addition of a kidney to the normothermic ex vivo perfused porcine liver model does not increase cytokine response. J Artif Organs. 15 (3), 290-294 (2012).
- Brockmann, J., et al. Normothermic perfusion: a new paradigm for organ preservation. Ann Surg. 250 (1), 1-6 (2009).
- Hessheimer, A. J., Fondevila, C., García-Valdecasas, J. C. Extracorporeal machine liver perfusion: are we warming up. Curr Opin Organ Transplant. 17 (2), 143-147 (2012).
- Vogel, T., Brockmann, J. G., Friend, P. J. Ex-vivo normothermic liver perfusion: an update. Curr Opin Organ Transplant. 15 (2), 167-172 (2010).
- Swindle, M. M., Smith, A. C. Best practices for performing experimental surgery in swine. J Invest Surg. 26 (2), 63-71 (2013).
- Smith, A. C., Swindle, M. M. Preparation of swine for the laboratory. ILAR J. 47 (4), 358-363 (2006).
- Cywes, R., et al. Effect of intraportal glucose infusion on hepatic glycogen content and degradation, and outcome of liver transplantation. Ann Surg. 216 (3), 235-246 (1992).
- Ishida, T., et al. Differential effects of oral, peripheral intravenous, and intraportal glucose on hepatic glucose uptake and insulin and glucagon extraction in conscious dogs. J Clin Invest. 72 (2), 590-601 (1983).
- Morsiani, E., Aleotti, A., Ricci, D. Haemodynamic and ultrastructural observations on the rat liver after two-thirds partial hepatectomy. J Anat. 4 (Pt 4), 507-515 (1998).
- Schön, M. R., et al. Liver transplantation after organ preservation with normothermic extracorporeal perfusion. Ann Surg. 233 (1), 114-123 (2001).
- Currin, R. T., Gores, G. J., Thurman, R. G., Lemasters, J. J. Protection by acidotic pH against anoxic cell killing in perfused rat liver: evidence for a pH paradox. FASEB J. 5 (2), 207-210 (1991).
- Derveaux, K., et al. Does ex vivo vascular resistance reflect viability of non-heart-beating donor livers?. Transplant Proc. 37 (1), 338-339 (2005).
- Guarrera, J. V., et al. Hypothermic Machine Preservation of Human Liver Allografts: Markers of Reperfusion Injury [abstract# 1282]. Am J Transpl. 7, 476 (2007).
- Tolboom, H., et al. Subnormothermic machine perfusion at both 20°C and 30°C recovers ischemic rat livers for successful transplantation. J Surg Res. 175 (1), 149-156 (2012).
- Vollmar, B., Menger, M. D. The hepatic microcirculation: mechanistic contributions and therapeutic targets in liver injury and repair. Physiol Rev. 89 (4), 1269-1339 (2009).
- Jamieson, R. W., et al. Hepatic steatosis and normothermic perfusion-preliminary experiments in a porcine model. Transplantation. 92 (3), 289-295 (2011).
