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Ex-situ normotherme Maschinenperfusion (NMP) ist eine dynamische Erhaltungsstrategie, die darauf abzielt, die Stoffwechselaktivität des Organs aufrechtzuerhalten und Sauerstoff und metabolische Substrate bei physiologischenTemperaturen 1,2,3 bereitzustellen. Unter diesen Bedingungen ist es möglich, Verletzungen und bis zu einem gewissen Grad die Funktionalität der Organe vor der Transplantation zu beurteilen. Außerdem bietet ex situ NMP eine potenzielle Plattform für die Rekonditionierung, Behandlung und Bewertung von Organen, sowohl für Transplantations- als auch für Nicht-Transplantationszwecke 3,4.
Die Ex-situ-Organperfusionsdauer wird durch verschiedene pathophysiologische Prozesse bedingt, die durch die Perfusion selbst entstehen. Die meisten Perfusionen in sowohl präklinischen als auch klinischen Studien, die bisher berichtet wurden, wurden über relativ begrenzte Zeiträume durchgeführt, üblicherweise 6–24 Stunden in Standardprotokollen, wobei ausgewählte Berichte unter experimentellen BedingungenTage bis Wochen erstrecken oder überschreiten. Zu den unerwünschten Prozessen und Ereignissen, die während ex situ NMP auftreten, gehören die Ansammlung von metabolischen Abfallstoffen, die Veränderung der Zusammensetzung des perfusaten Elektrolyten, die Produktion von Zwischenprodukten und entzündlichen Mediatoren wie schadensassoziierten molekularen Mustern (DAMPs) sowie Ödeme/Gewichtszunahme im Zusammenhang mit Flüssigkeitsverschiebungen, die die Lebensfähigkeit des Transplantats verändern können9. Daher wurde die Integration von extrakorporalen Blutreinigungsmethoden (EBP) als wichtiges Mittel zur Regulierung und Entfernung dieser verschiedenen Produkte bewertet10. Von allen verfügbaren sind die am weitesten verbreiteten kontinuierlichen Nierenersatztherapien (CRRT).
CRRT umfasst eine Reihe von Techniken, die typischerweise bei Patienten mit Nierenversagen verwendet werden, um das Blut zu filtern und verschiedene Komponenten zu entfernen, wodurch Azidose und Elektrolytungleichgewichte reguliert und Abfallprodukte eliminiertwerden. Dazu gehören Hämodialyse (HD), Hämofiltration (HF) und Hämodiafiltration (HDF)13. HD setzt auf Diffusion, um kleine (<15 kDa) gelöste Stoffe wie Harnstoff oder β2-Mikroglobulin zu entfernen und ist wirksam bei der Korrektur von Elektrolytungleichgewichten 14,15,16,17. HD hat jedoch Einschränkungen, wie etwa geringe Wirksamkeit bei der Entfernung größerer oder proteingebundener Toxine und die Induktion der Immunaktivität durch Membrankontakt 17,18,19. HF beruht auf konvektiven Mechanismen, um größere Moleküle, einschließlich pro- und entzündungshemmende Zytokine, zu entfernen, kann aber auch wesentliche Plasmakomponenten wie Vitamine, Spurenelemente und Mikronährstoffe entfernen. HDF kombiniert sowohl Diffusions- als auch Konvektionsmechanismen, um eine breitere Entfernung mittelgroßer Toxine und entzündlicher Mediatoren zu erreichen, wodurch eine effektivere Modulation des entzündlichen Milieus ermöglicht 24,25,26,27,28.
CRRT basiert auf sorgfältig kontrollierten Gradienten, um den Austausch von gelösten Stoffen und Flüssigkeiten zwischen Membranen zu erleichtern. Im Fall von HD wird die Diffusion durch Konzentrationsunterschiede angetrieben, während HF und HDF transmembranale Druckgradienten benötigen, um konvektivenTransport 29 zu ermöglichen. Wenn diese Systeme in ex situ Perfusionsschaltungen integriert werden, wird die Steuerung der Druckdynamik besonders relevant. Organperfusionssysteme basieren auf einem präzisen Gleichgewicht von Drücken, um einen ausreichenden Durchfluss, Gewebe-Sauerstoffversorgung, Gefäßintegrität und Organstoffwechselfunktionaufrechtzuerhalten. Die Hinzufügung eines CRRT-Systems führt zu Druckänderungen, die das empfindliche Gleichgewicht im Perfusionskreis des Organs verändern können.
Hier beschreiben wir eine praktische und reproduzierbare Strategie, CRRT während ex situ Leber-NMP unabhängig vom Hauptperfusionskreis zu verbinden, indem sowohl Zugangs- als auch Rücklaufleitungen mit dem Perfusionsreservoir statt mit der Gefäßschleife verbunden werden. Im Vergleich zur direkten "In-Circuit"-Integration (d. h. Anschluss an einen vaskulären Perfusionskreis) entkoppelt diese Out-of-Circuit-Konfiguration CRRT hydraulisch von der Organgefäße, unterstützt stabilere Druck- und Strömungsregulierung und hilft, die durch die Inline-Konfiguration verursachte Druck-induzierte Ödembildung zu mindern. Dieser Ansatz hilft, die hämodynamische Stabilität und den Umgang mit gelösten Stoffen während längerer Organperfusionen zu erhalten. Darüber hinaus erleichtert der reservoirbasierte Anschluss Betriebsschritte wie Anzünden und Filteraustausch, ohne den Haupt-NMP-Stromkreis zu unterbrechen. Dieses Protokoll lässt sich leicht an Perfusionsplattformen anpassen, die Zugang zum Reservoir bieten, und seine Prinzipien können auf CRRT-Modalitäten mit geringfügigen Konfigurationsanpassungen angewendet werden.