Ischemie-reperfusieschade bij levertransplantatie vermijden

Samenvatting

Hier wordt een protocol gepresenteerd om een stapsgewijs ischemievrij levertransplantatieprotocol te bieden onder ex situ normotherme machineperfusie (37 °C) van menselijke levers van donoren naar ontvangers.

Samenvatting

Momenteel is ex situ machineperfusie een ontluikende techniek die een betere conserveringsmethode voor donororganen biedt dan conventionele statische koude conservering (0-4 °C). Een continue bloedtoevoer naar organen met behulp van machineperfusie van verkrijging en conservering tot implantatie vergemakkelijkt volledige preventie van ischemie-reperfusieschade en maakt ex situ functionele beoordeling van donorlevers vóór transplantatie mogelijk. In dit manuscript bieden we een stapsgewijs ischemievrij levertransplantatieprotocol waarin een ex situ normotherm machineperfusieapparaat wordt gebruikt voor pulserende perfusie door de leverslagader en continue perfusie van de poortader van menselijke donorlevers naar ontvangers. In de perfusieperiode wordt biochemische analyse van het perfusaat uitgevoerd om de metabolische activiteit van de lever te beoordelen, en wordt ook een leverbiopsie uitgevoerd om de mate van letsel te evalueren. Ischemievrije levertransplantatie is een veelbelovende methode om ischemie-reperfusieschade te voorkomen en kan mogelijk het donorbestand voor transplantatie vergroten.

Inleiding

Ischemie-reperfusieschade (IRI) is een bekende en wijdverbreide complicatie bij orgaantransplantatie. Voor de hand liggende niet-immunologische gebeurtenissen leiden tot slechte transplantaatresultaten en vertraagde transplantaatfunctie, die verband houden met het hoge percentage orgaanfalen, hertransplantatie en overlijden van de ontvanger¹. Conventionele koude opslag (CCS) van organen werd eerder geïdentificeerd als een klassieke methode om het metabolisme te vertragen, maar het heeft geen invloed op het voorkomen van progressieve disfunctie en schade aan de cellulaire integriteit. Bovendien wordt de accumulatie van leukocyten geïnduceerd door reactieve zuurstofmetabolieten in de reperfusiefase. Al deze biologische processen worden nog relevanter wanneer we gebruik maken van donortransplantaten met uitgebreide criteria, zoals leververvetting en die van donoren ouder dan 65 jaar. Deze ECD-transplantaten zijn kwetsbaarder voor schade en enkele andere nadelige effecten, vooral die van CCS². De technologie van normotherme ex situ levermachineperfusie om donororganen te conserveren heeft de afgelopen decennia grote vooruitgang geboekt en is volledig haalbaar in de klinische praktijk³. De veiligheid en levensvatbaarheid van warme perfusietechnieken in donororganen zijn geëvalueerd in preklinische studies, en sommige studiegroepen hebben een nieuw type perfusaat- en opwarmtactieken in diermodellen ontworpen. In Oost-Azië, Europa en Noord-Amerika zijn enkele klinische proeven gestart met warme perfusie om donorlevers te behouden ^4,5.

Normoederische machineperfusie (NMP) faciliteert een metabolisch actief scenario waarin organen homeostase kunnen bereiken met continu toegevoerde zuurstof en voedingsstoffen. Het metabolisme van transplantaten wordt geactiveerd en we kunnen tijdens de perfusie beoordelen of de donororganen geschikt zijn voor transplantatie naar ontvangers aan de hand van de biochemische index van het perfusaat of de biopsie van de geperfuseerde organen. Beschikbare parameters tijdens de conserveringsperiode bieden chirurgen ook een middel om transplantaten te behandelen of ECD-transplantaten te herstellen ^6,7.

Rode bloedcellen zijn de meest gebruikte zuurstofdrager. Enkele andere essentiële ingrediënten, waaronder antibiotica, antitrombotica en voedingsstoffen, zijn ook opgenomen in het perfusaat⁸. In de huidige praktijk wordt een lever, nadat deze is opgehaald, geconserveerd en op de achtertafel bereid in een 0-4 ° C-oplossing. Vervolgens wordt de koude lever gedurende enkele uren geperfundeerd in het reeds voorbereide NMP-apparaat voor beoordeling en herstel. De lever lijdt echter aan dubbele aanvallen van IRI aan het begin van NMP en na implantatie, hoewel de lever tot op zekere hoogte wordt beschermd en gerepareerd tijdens het NMP-proces ^9,10. Daarom hebben we geprobeerd het proces opnieuw te evalueren en na te denken over het vermijden van de twee IRI-aanvallen. We veronderstelden dat IRI vermijdbaar was als er een continue bloedtoevoer naar de lever werd gegeven. Om deze hypothese te verifiëren, hebben we het conventionele protocol voor dubbele conversie gewijzigd in een ononderbroken toevoer van de leverslagader (HA) en de poortader (PV) met behulp van een Liver-Assist-apparaat. Deze nieuwe transplantatieprocedure werd ischemievrije levertransplantatie (IFLT) genoemd. Het eerste geval van IFLT is eerder gepubliceerd en heeft veel aandacht getrokken van experts op het gebied van orgaantransplantatie¹¹.

In het perfusieapparaat werden twee roterende pompen gebruikt die een pulserende hepatische arteriële stroom en een continue PV-toevoer leverden, waarbij de stroom werd geregeld door de relevante druk. Het systeem wordt aangestuurd door druk en zorgt ervoor dat de doorstroming door de lever automatisch wordt aangepast aan de weerstand in de lever. Oxygenatie en CO₂ -eliminatie van het perfusaat worden gereguleerd door twee holle vezelmembraanoxygenatoren. We kunnen verschillende temperaturen instellen op basis van verschillende soorten machineperfusie (variërend van 10 °C tot 37 °C). Tijdens het perfusieproces kunnen we de real-time druk-, temperatuur-, debiet- en weerstandsindex in het instrumentenpaneel bewaken en registreren. Leverondersteuning is geen verplaatsbaar apparaat. Daarom moeten de donoren die voor IFLT worden gebruikt, worden overgebracht naar het transplantatiecentrum.

Dit artikel was bedoeld om een stapsgewijs IFLT-protocol aan te bieden waarin een ex situ NMP-apparaat wordt gebruikt om pulserende perfusie naar de HA te bieden en een continue perfusie van de PV te behouden vanaf de aanschaf van een lever van een menselijke donor tot implantatie.

Protocol

Dit protocol is beoordeeld en goedgekeurd door de ethische commissie van het First Affiliated Hospital van de Sun Yat-sen University, Guangzhou, China. Van alle deelnemers werd geïnformeerde toestemming verkregen. Alle procedures in studies met menselijke deelnemers werden uitgevoerd in overeenstemming met de Verklaring van Helsinki van 1964 en de latere wijzigingen of herzieningen ervan.

1. Bereiding van de perfusieoplossing en het apparaat

OPMERKING: Het totale volume van de perfusieoplossing die volgens dit protocol voor NMP is bereid, is ongeveer 3.000 ml, zoals eerder gerapporteerd¹, en de uiteindelijke hemoglobineconcentratie is 6-10 g/l. De componenten van de perfusieoplossing staan vermeld in tabel 1.

1. Voeg de componenten van het perfusaat toe aan het orgaanreservoir van het kunstmatige leverhulpmiddel (Materiaaltabel) via de connector aan de bovenkant van de oxygenator en verwijder alle bellen uit de pijpleiding.
2. Zet de veneuze pomp aan volgens de instructies van de fabrikant, die op het scherm wordt weergegeven. Zet de arteriële pomp op een vergelijkbare manier aan. Hef de druk op volgens de instructies op het scherm van het apparaat. Klik op de knop Druk om de HA-druk in te stellen binnen het bereik van 50-60 mmHg en PV-druk binnen het bereik van 5-10 mmHg tijdens het hele proces van mechanische perfusie bij normale temperatuur.
3. Begin de oxygenatie met een mengsel van O₂ en lucht (30% Ø₂) met een gecombineerd debiet van 400 ml/min. Verwarm de perfusieoplossing tot 37 °C.
4. Verkrijg een monster perfusaatoplossing uit de T-aftakkingspijp van de arteriële perfusielijn voor microbiële kweek (8 ml), bloedgasanalyse (0.5 ml) en leverfunctietest (3 ml) nadat het apparaat is geprimed (pO₂, pCO₂, pH en elektrolyt binnen normaal bereik en temperatuur in de buurt van 37 °C), en controleer de biochemische parameters dienovereenkomstig.
   OPMERKING: Het perfusaat moet vers worden bereid voor gebruik in een operatiekamer met laminaire stroming. Bicarbonaat of insuline wordt indien nodig toegevoegd.

2. Ischemievrije inkoop van donorlever

1. Voer de incisie in de abdominale kruisband als volgt uit: verticaal, van de sternale inkeping tot de symphysis pubis, en transversaal, lateraal naar beide flanken ter hoogte van de navel. Wanneer het verkrijgen van de long of het hart nodig is, kan een sternotomie worden gebruikt. Gebruik een groot C-vormig oprolmechanisme om belichting te bieden.
2. Voer een gedetailleerde inspectie uit van de buikingewanden. Neem een leverbiopsie voor histologische observatie en klinisch onderzoek. Mobiliseer de lever met een precisietechniek.
3. Plaats een canule in het gemeenschappelijke galkanaal voor galafvoer en liga het cystische kanaal. Snijd een weefselmonster over de volledige omtrek (breedte: 3-5 mm) vanaf het uiteinde van de gemeenschappelijke galwegen voor histologische observatie en klinisch onderzoek.
4. Ontleed de coeliakie (CA), gastroduodenale slagader (GDA), miltslagader (SA), inferieure vena cava (IVC) en PV. Breng een 8 Fr/12 Fr arteriële canule in de GDA of SA in. Zorg ervoor dat er geen onderbreking is van de arteriële toevoer naar de lever vanuit de CA.
5. Oogst een 3 cm lange rechter uitwendige darmbeenader en anastomoseer het vat op de PV op een end-to-side manier met gedeeltelijke blokkering van de PV voor het maken van een tussenliggende ader.
6. Plaats een 32-34 Fr cavale canule in de infrahepatische inferieure vena cava (IHIVC) voor uitstroom naar het orgaanreservoir van het apparaat. Sluit een rechte 24 Fr-canule aan op de PV-perfusieleiding van het apparaat en plaats deze vervolgens via de tussenader volledig in de PV. Blokkeer de suprahepatische inferieure vena cava (SHIVC) en blokkeer daardoor de veneuze afvoer naar het rechter atrium. Sluit de arteriële canule aan op de HA-perfusielijn van het Liver Assist-apparaat. Start vervolgens NMP en breng het circuit ter plaatse tot stand.
7. Oogst de lever en breng deze over naar het orgaanreservoir onder continue NMP. Onmiddellijk nadat de lever uit de buikholte is verwijderd, spoelt u de nieren koud via de vervangen canule in de abdominale aorta en verkrijgt u de nieren op de conventionele manier.
   OPMERKING: Isoleer tijdens het verkrijgen de gemeenschappelijke leverslagader (CHA), ligate de linker maagslagader (LGA) en isoleer de CA naar de abdominale aorta. In het geval van het accessoire HA, omzeil de slagader ter plaatse voordat NMP begint.

3. Ischemievrije conservering van de donorlever

1. Breng de lever over naar het perfusieapparaat. Verwijder de cavale canule onmiddellijk wanneer de lever naar het orgaanreservoir wordt verplaatst. Continue ex situ NMP van het levertransplantaat tot revascularisatie van het transplantaat.
2. Stel de PV-perfusiedruk in op 6-10 mmHg met een gericht debiet hoger dan 500 ml/min. Stel de HA-druk in op 50-60 mmHg met een gericht debiet hoger dan 150 ml/min. Zorg er tijdens de NMP voor dat de perfusieparameters stabiel zijn en bewaak de druk en het debiet binnen een geschikt bereik.
3. Verwijder overtollige weefsels uit de lever en bloedvaten. Blokkeer tijdelijk de algehele IVC om SHIVC en IHIVC op lekken te onderzoeken. Bedek droge oppervlakken met nat steriel gaas om uitdroging te voorkomen.
4. Verzamel de galslang in een opvangcontainer van 15 ml. Plaats de opening van de galafvoer onder de lever om de gal vrij naar buiten te laten lopen. Registreer de hoeveelheid galproductie en controleer de biochemische parameters elke 30 minuten.
5. Verkrijg elke 10-20 minuten een perfusiemonster (0,5 ml) voor bloedgasanalyse, leverfunctietesten (3 ml) elke 30 minuten en controleer de biochemische parameters dienovereenkomstig.
6. Beoordeel de levensvatbaarheid van de lever door middel van bloedgasanalyse en leverfunctietesten van het perfusaat, evenals biochemische parameters van de gal zoals eerder gerapporteerd².
   OPMERKING: Bevestig voor de veiligheid van de patiënt de levensvatbaarheid van het transplantaat tijdens NMP voordat de chirurgische ingrepen van de ontvanger worden gestart. Voeg indien nodig 1 ml papaverine toe om de vasculaire weerstand te verminderen.

4. Ischemievrije implantatie van de donorlever

1. Reseceer de zieke lever van de ontvanger met behulp van een conventionele techniek. Annuleer de donor IHIVC een 32-34 Fr cavale canule, verwijder de zieke lever en blokkeer de SHIVC met een klem. Verplaats vervolgens de donorlever van het reservoir naar de buikholte van de ontvanger, zodat een NMP-circuit in situ opnieuw tot stand kan worden gebracht.
2. Hecht de donor SHIVC aan de ontvangende tegenhangers met behulp van 3-0 niet-resorbeerbare polypropyleen hechtingen met een bi-cavale of piggy-back-techniek.
3. Hecht de donor PV en HA op een end-to-end manier aan de tegenhangers van de ontvanger met behulp van respectievelijk 5-0 en 7-0 niet-resorbeerbare polypropyleen hechtingen. Voer deze anastomosen uit onder continue NMP van het allotransplantaat, aangezien zowel HA als PV vertakkingen bevatten die zowel inheems als kunstmatig van aard zijn.
4. Verzamel het leverbiopsiemonster vóór reperfusie. Laat daarna de klemmen op de PV en HA los om de oorspronkelijke dubbele bloedtoevoer naar de lever te herstellen. Stop tegelijkertijd met de NMP na verwijdering van de HA- en PV-canule. Spoel vervolgens ongeveer 200 ml perfusaat in de lever uit de vorm van een IHIVC-canule. Blokkeer de IHIVC-canule en laat de klem op de SHIVC los. De anhepatische fase is voorbij. Verkrijg opnieuw een perfusaatmonster (8 ml) voor microbiële cultuur.
5. Verwijder de canules in de SA of GDA en tussenbeide ader. Ligate de donor SA of GDA en tussenpositie ader. Trek de canule in de IHIVC terug en anastomoseer de IHIVC van de donor naar de ontvangende IHIVC (bi-caval) of ligate deze (piggy-back) volgens de chirurgische ingreep. Verzamel het monster van de galwegen opnieuw na het verwijderen van de galafvoercanule.  Anastomose de gemeenschappelijke galwegen van de donor naar de gemeenschappelijke galwegen van de ontvanger met end-to-end wijze na het terugtrekken van de afvoerbuis.
6. Verzamel opnieuw een leverbiopsiemonster na nauwgezette hemostase. Sluit de buikwand tijdens de routineprocedure.
   OPMERKING: Houd tijdens het implantatieproces het portaal en de arteriële canule nauwlettend in de gaten om verdraaien of buigen te voorkomen, en controleer de stroomsnelheidsparameters in realtime om de bloedtoevoer van de HA en PV te garanderen. Verhoog de perfusiedruk indien nodig iets om ervoor te zorgen dat het debiet voldoende is voor de lever. Tijdens de anastomose van de SHIVC, PV of IHIVC moet de veneuze stomp zo veel mogelijk worden ingekort om postoperatieve obstructie van de veneuze stroom te voorkomen.

Resultaten

In april 2018 werd een 66-jarige mannelijke donor met hersendood niet overwogen door lokale transplantatiecentra vanwege het hoge risico op transplantaatverlies bij dergelijke donoren. De redenen voor het weggooien van de lever op het moment van verkrijging waren oudere leeftijd en macroscopisch uiterlijk met matige stevigheid, ronde leverranden en suboptimale perfusie van het levertransplantaat, samen met belangrijke donorcomorbiditeiten, waaronder hypertensie, hypertensieve hartziekte ...

Discussie

Deze IFLT-techniek is ontwikkeld om IRI volledig te vermijden. Dit artikel biedt een stapsgewijs IFLT-protocol van orgaanverkrijging, ex situ conservering tot implantatie.

Op basis van NMP zorgt IFLT voor een ononderbroken toevoer van bloed en zuurstof naar transplantaten, van verkrijging en doorzettingsvermogen tot implantatie. Talrijke studies hebben aangetoond dat NMP aanzienlijke voordelen heeft bij het verminderen van IRI, het verbeteren van de levensvatb...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
10% calcium gluconate	Hebei Tiancheng Pharmaceutical Co, Ltd	1S181124101	30 mL
25% magnesium sulphate	Hebei Tiancheng Pharmaceutical Co, Ltd	H20033861	3 mL
5% sodium bicarbonate	Huiyinbi Group Jiangxi Dongya Pharmaceutical Co, Ltd	H36020283	De hoeveelheid is afhankelijk van de pH
Cefoperazone sodium en sulbactam sodium	Pfizer	H20020597	1.5 g
Compound Amino Acid Injection	Guangdong Litai Pharmaceutical Co., Ltd	H20063797	250 mL
Crossed-matched leucocyte-depleted washed red cells	Guangzhou Blood Center	H20033739	1300 mL
Heparin	Chengdu Hepatunn Pharmaceutical Co., Ltd	H51021209	37500 U
Liver Assist	Organ Assist	OA.Li.Li.140	Perfusieapparaat
Liver Assist wegwerppakket	Organ Assist	OA.Li.DP.540	Wegwerpset en cannulas
Metronidazole	Shanghai Baxter Healthcare Co., Ltd.	H20003301	0.5 g
scalp acupuncture	Wuhan W.E.O.Science & Technology Development Co., Ltd	WEO-JX-32B-5.0 0.7*25mm	Gallengangcanule
Succinylated gelatinor	B. Braun Medical Suzhou Co., Ltd	H20113119	1400 mL