Brodie und Dixon beschrieben das ex-vivo-Lungenperfusionssystem erstmals 1903 1. Seitdem ist es zu einem Goldstandardwerkzeug für das Studium der Physiologie, Pharmakologie, Toxikologie und Biochemie der Lunge geworden2,3. Die Technik bietet eine konsistente und reproduzierbare Möglichkeit, die Lebensfähigkeit von Lungentransplantationen zu bewerten und die Wirkung von Entzündungsmediatoren wie Histamin, Arachidonsäure-Metaboliten und Substanz P sowie deren Wechselwirkungen bei Lungenphänomenen wie Bronchokonstriktion, Atelektase und Lungenödem zu bestimmen. Das isolierte Lungensystem war eine Schlüsseltechnik bei der Aufdeckung der wichtigen Rolle der Lunge bei der Eliminierung biogener Amine aus dem allgemeinen Kreislauf4,5. Darüber hinaus wurde das System verwendet, um die Biochemie von Lungentensid6 zu bewerten. In den letzten Jahrzehnten hat sich das ex-vivo-Lungenperfusionssystem zu einer idealen Plattform für die Lungentransplantationsforschung entwickelt7. Im Jahr 2001 beschrieb ein Team um Stig Steen die erste klinische Anwendung des ex-vivo-Lungenperfusionssystems, indem es die Lunge eines 19-jährigen Spenders rekonditionierte, der aufgrund seiner Verletzungen zunächst von Transplantationszentren abgelehnt wurde. Die linke Lunge wurde geerntet und für 65 min perfundiert; Danach wurde es erfolgreich in einen 70-jährigen Mann mit COPD8 transplantiert. Weitere Forschungen zur Lungenrekonditionierung unter Verwendung der ex-vivo-Perfusion führten zur Entwicklung der Toronto-Technik für eine verlängerte Lungenperfusion zur Beurteilung und Behandlung verletzter Spenderlungen9,10. Klinisch hat sich das ex-vivo-Lungenperfusionssystem als sichere Strategie zur Erhöhung der Spenderpools durch Behandlung und Rekonditionierung substandardisierter Spenderlungen erwiesen, wobei sich die Risiken oder Ergebnisse nicht signifikant von den Standardkriterien der Spender unterscheiden10.
Der Hauptvorteil des isolierten Lungenperfusionssystems besteht darin, dass die experimentellen Parameter in einem vollständigen Funktionsorgan ausgewertet werden können, das seine physiologische Funktion unter einem künstlichen Laboraufbau bewahrt. Darüber hinaus ermöglicht es die Messung und Manipulation der pulmonalen mechanischen Beatmung, um die Komponenten der Lungenphysiologie wie Atemwegswiderstand, gesamter Gefäßwiderstand, Gasaustausch und Ödembildung zu analysieren, die bisher nicht genau in vivo an Labortieren gemessen werden können2. Insbesondere kann die Zusammensetzung der Lösung, mit der die Lunge durchblutet wird, vollständig kontrolliert werden, was die Zugabe von Substanzen zur Bewertung ihrer Wirkung in Echtzeit und die Probenentnahme aus der Perfusion für weitere Studien ermöglicht11. Forscher, die mit dem isolierten Lungensystem arbeiten, sollten bedenken, dass die mechanische Beatmung den Zerfall des Lungengewebes verursacht und seine nützliche Zeit verkürzt. Dieser fortschreitende Abfall der mechanischen Parameter kann durch gelegentliche Hyperinflation der Lunge während der Zeit des Experiments signifikant verzögert werden4. Dennoch kann die Zubereitung in der Regel nicht länger als acht Stunden dauern. Eine weitere Überlegung für das ex-vivo-Lungenperfusionssystem ist das Fehlen einer zentralen Nervenregulation und Lymphdrainage. Die Auswirkungen ihres Fehlens sind noch nicht vollständig verstanden und könnten in bestimmten Experimenten möglicherweise eine Quelle der Verzerrung sein.
Die isolierte Lungenperfusionssystemtechnik kann im Kaninchenmodell mit einem hohen Grad an Konsistenz und Reproduzierbarkeit durchgeführt werden. Diese Arbeit beschreibt die technischen und chirurgischen Verfahren für die Implementierung der ex-vivo isolierten Lungenperfusionstechnik, wie sie für das Kaninchenmodell am Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias in Mexiko-Stadt entwickelt wurde, um die Erkenntnisse zu teilen und einen klaren Leitfaden für Schlüsselschritte bei der Anwendung dieses experimentellen Modells zu geben.