Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Teknik för Subnormothermic Published: August 13, 2014 doi: 10.3791/51419
* These authors contributed equally

Summary

Marginella transplantat, till exempel fet lever, transplantat från äldre donatorer, eller levrar hämtas efter hjärtdöd (DCD) tolererar konventionell, kalla statisk lagring endast dåligt. Vi utvecklade en ny modell av subnormothermic ex vivo leverperfusion för konservering, bedömning och reparation av marginella levertransplantat före transplantation.

Abstract

Framgången för levertransplantation har lett till en dramatisk organbrist. I de flesta transplantationsområden 20-30% av patienter på väntelistan för levertransplantation dö utan att få en organtransplantation eller avnoteras för sjukdomsutveckling. En strategi för att öka donatorpoolen är användningen av marginella transplantat, till exempel fet lever, transplantat från äldre donatorer, eller donation efter hjärtdöd (DCD). Den nuvarande bevara tekniken med kall statisk lagring endast dåligt tolereras av marginella levrar som resulterar i betydande organskada. Dessutom tar kallt statisk organförvaring inte tillåta bedömning eller reparation före transplantation transplantat.

Dessa brister i kallt statiska konservering har utlöst ett intresse för varmt perfusion organpreservation att minska kall ischemisk skada, bedöma levertransplantat under konservering, och utforska möjligheten att reparera marginella levrar före transplantation. De optimala pressäker och flödesförhållanden, perfusion temperatur, sammansättning perfusionslösningen och behovet av en syrebärare har varit kontroversiell i det förflutna.

Trots lovande resultat i flera djurstudier har komplexiteten och kostnaderna förhindrat en bredare klinisk tillämpning hittills. Nyligen, med förbättrad teknik och en bättre förståelse av lever fysiologi under ex vivo perfusion resultatet av varma leverperfusion har förbättrats och genomgående goda resultat kan uppnås.

Denna uppsats kommer att ge information om lever hämtning, lagringsteknik, och isolerade leverperfusion hos grisar. Vi kommer att illustrera a) kraven för att säkerställa tillräcklig syretillförsel till organet, b) tekniska överväganden om perfusion maskin och perfusionslösningen, och c) biokemiska aspekter av isolerade organ.

Introduction

Levertransplantation är den enda behandlingsalternativ för patienter med terminal leversvikt eller avancerad levercellscancer. För de senaste 25 åren har antalet väntande listkandidater successivt ökat och överstiger antalet tillgängliga transplantat. Antalet hjärtat slår donatorer har minskat under det senaste decenniet. Samtidigt har antalet marginella transplantat, såsom donation efter hjärtdöd (DCD), samt gamla och fet lever ökade 1,2.

Marginal transplantat ofta minskade för levertransplantation på grund av den högre risken för primär transplantat icke eller fördröjd funktion. I DCD transplantat, ett särskilt problem utveckling av ischemisk typ gallan strikturer (ITBS). Med den konventionella statiska kall konservering teknik ITBS uppträder hos omkring 10-40% av DCD transplantat. Hos majoriteten av patienter, leder ITBS att re-transplantation eller patientens död. Speciellt långa varma och kalla ischemiska tider är riskenfaktorer för ITBS 3-7. Donator ålder, genetiska anlag (såsom CCR5 delta 32), och valet av bevarandet lösning har också diskuterats som extra riskfaktorer 7-10. Partiell microthrombosis av peribiliary fartyg har föreslagits som potentiell mekanism för ITBS efter levertransplantation med DCD transplantat 11.

Före klinisk introduktion av levertransplantation, har ex vivo lever perfusioner använts för att studera metabolism i levern och fysiologi 12,13. Efter levertransplantation funnit sin väg in i klinisk miljö på 1960-talet har otaliga försök gjorts att använda ex vivo leverperfusion som en konserveringsmetod genom att härma fysiologiska nutrition och syresättningsförhållanden. Dess användbarhet för bevarandet av marginella transplantat har undersökts under det senaste decenniet, men det nådde inte standard klinisk vård. Vi beskrev nyligen en minskning av gallgången skada i DCD levertransplantation genom ex vivo perfusion konservering 14. Olika synsätt angående perfusionslösningen gjordes. Urvalet sträcker sig från cellulära lösningar som helblod från donatordjuret eller packade röda blodkroppar i kombination med human plasma, till acellulära metoder såsom maskin University of Wisconsin-lösning, IGL lösning eller Steen lösning 14-19.

Temperaturen varierar från 4 till 37 ° C 20. Nomenklaturen i hypotermi, subnormothermic och normotermisk är mycket varierande och inkonsekvent. Alla olika tekniker, lösningar och temperaturinställningar syftar till 1) stabila perfusion, 2) tillräcklig syresättning och 3) återupprättande av organfunktion. En kapacitet förbättrad bevarande samt förmåga bedömning och behandling orgel under normotermisk och subnormothermic perfusion ansikten högre teknisk komplexitet och kostnader jämfört med hypotermi perfusion 20,21.

Vi har utvecklat en subnormothermic ex vivo leverperfusion systemet under de senaste 4 åren. Systemet kan användas för att 1) ​​"ladda" leverns energiinnehåll, 2) att bedöma transplantatet kvalitet, samt 3) reparera marginella levrar före transplantation. Följande protokoll innehåller all information för en stabil lever perfusion.

Protocol

En schematisk översikt av det protokoll som presenteras i Figur 1.

Figur 1
Figur 1 Studieprotokollet. Den svin studiedesign för leverskada bygger på en donation efter hjärtdöd (DCD) modell. Efter dissektion av alla lever fartyg, är hjärtdöd inducerade följt av 45 minuter i varmt transplantat ischemi. För att simulera en transport transplantat i mellan givare och mottagare sjukhus i en klinisk miljö, är transplantatet lagras på is under 4 h efter kall, dubbelspolning. Efter kylförvaring, är det organ subnormothermic perfunderad för 6 timmar för att bedöma perfusion stabilitet. I en transplantation modell, kan perfusion tiden vara kortare för att ladda energilagring och för att bedöma organ livskraft. Klicka hanre för att se en större version av denna siffra.

1. Djur

OBS: Man Yorkshire grisar, 30-35 kg, användes för denna studie. Alla djur erhöll human vård i enlighet med de "" Principles of Laboratory Animal Care '' utarbetas av Nationalföreningen för medicinsk forskning och "" Guide för tillsyn av försöksdjur '"publicerats av National Institutes of Health. The Animal Care kommitté Toronto General Research Institute godkände samtliga studier.

2. Organ Retrieval

  1. Hus manliga Yorkshire grisar i forskningsanläggningar för 1 vecka innan perfusion / transplantation för att minska stressnivån och vänja djuren till de boendeförhållanden. Mindre än 2 dagar av bostäder inne i anläggningen kommer att leda till en stress-inducerad fysisk reaktion, som kan förändra perfusion utfall 22,23.
  2. Bedöva grisargenom en intramuskulär (im) injektion av en blandning av ketamin (25 mg / kg), atropin (0,04 mg / kg) och midazolam (0,15 mg / kg).
  3. Före intubation, se grisen andas spontant 2 liter O2 doseras med 5% isofluran. Spraya stämbanden med 2% lidokain 2 min före intubation att undvika stämbands spasmer. Till exempel för en 35 kg gris använda en 6,5 fr. trakealtub. Blockera trakealtub med 3-5 ml rumsluft.
  4. Efter intubation, använd Kapnometri att bekräfta korrekt intubering. Sänk isofluran gasen till 2%. Ställ ventilatorn till 14-16 andetag / min och en tidalvolym på 10 ml / kg kroppsvikt.
  5. Placera en 20 G intravenös (iv) kateter i ett av de öron vener för att tillåta infusion av Ringer-laktatlösning (200 ml per timme). Sen skrubba grisen och täck den med sterila dukar.
  6. Gör en mittlinjeincision följt av en vänster lateral förlängning. Använd en handduk för att täcka stora och små tarmar och flytta dem till vänster sida.
  7. Separat inferior hålvenen (IVC) och distala aortan från varandra; Ligera aorta grenar på baksidan; isolera och fria njurartärerna från vidhäftande vävnad.
  8. Dela upp falciforme ligament och triangulära ligamentet använder diatermi.
  9. Släpp portalvenen genom ett snitt i bukhinnan mellan bukspottkörteln och portal vein. Knyt bort vener som dränerar från bukspottkörteln till portalen ven.
  10. Dissekera celiaki stammen under portalen ven och följer den bakåt till aorta. Omge den mesenterialartären med en 2-0 slips; omger mjälten och vänstra gastric artärerna, vilken gren posteriort till celiaki stammen. Dissekera celiaki stammen utanför portalen ven.
  11. Ligate lymfkärlen inom hepatoduodenal ligament att förhindra lymfatisk läckage. Dela den högra gastric artär mellan banden. Ligate mindre ådror. Separera gallgången från ligament och dela den distalt efter ligering.
  12. Dissekera aorta bakom membranet mellan hjärta och celiaki trUNK; placera en 2-0 slips runt aorta.
  13. Släpp levern från den nedre cava på höger sida med hjälp av elektro cautery; använda sax för den övre delen mellan cava och levern.
  14. Ta bort gallblåsan och bränna blödare från gallblåsan säng.
  15. Administrera iv 1,000 IE / kg givarvikt heparin. För en DCD modell, framkalla hjärtstillestånd genom intrakadriell injektion av 40 mval KCl 3 min efter heparin administration. Ställ hjärtstopp som utgångspunkt för varmt ischemi.
  16. För perfusion, samlar 1,6 liter grisblod i CPDA påsar (citrat, fosfat, dextros, adenosin) direkt efter hjärtdöd. Utför en mjuk spinn (2.000 xg utan broms). Avlägsna plasma och buffy coat under steril villkoret (biosäkerhet skåp klass II) och lagra erytrocyter i CPDA påsar för transfusion.
  17. Kanylera portven och aorta med organ flush linjer. Knyt upp de tidigare inställda banden runt lårbens, renal, mjälten, mesenteriska, och gastric konst vänsterranserna liksom den övre aortan. För ett hjärta slå donator (HBD) modell, utför kanyle av aorta och portvenen i hjärta slå förhållanden.
  18. Efter 45 min varm ischemi, spola levern med University of Wisconsin (UW) lösning med hjälp av dubbla perfusion via aorta (tryckpåse) och portal vein (gravitationsdriven).
  19. Skär levern ur grisen, lämnar alla återstående fartygen lång.
  20. Under back-bord förberedelser, klämma övre IVC med hjälp av en Satinsky klämma och spola levern en andra gång med ca 0,5 liter UW-lösning retrograd via lägre IVC tills portavenen utflödet är tydlig.
  21. Knyt av alla arteriella grenar från aorta och celiaki stammen. Utför en arteriell back-bord tryck perfusion med ca 0,5 liter UW-lösning.
  22. Spola gallgången med hjälp UW-lösning.
  23. Kanylera de övre och nedre delarna av IVC använder halv "x 3/8" reduceringar med Luer Lock; kanylera portådern och leverartär använder 3/8 "; x 1/4 "och 1/4" x 3/8 "reduceringar med Luer Lock. Använd den övre och nedre hålvenen som venös dränering.
  24. Placera levern i ett organ påse, stäng organ påsen och lagra levern på is tills perfusionen har startat.

3 Ex vivo leverperfusion

  1. Förbered perfusion lösning innehållande 2,000 ml Steen-lösning, 400 ml tvättade erytrocyter, 550 mg natrium pyruvat, 100 ml aminosyralösning (10% Travasol), 10 mg kalciumglukonat, 1000 IE snabbverkande insulin, 1 g cefazolin, 500 mg metronidazol, och 10.000 lU heparin. Lägg till andra molekyler för vasodilatation, immunosuppression, rensning av reaktiva syreradikaler, eller levercellsbehandling baserat på den särskilda studieprotokollet.
  2. För dialys komponenten, använd standarddialys innehållande 3,5 mM kalium, 25 mM bikarbonat, 27 mM glukos, samt 275 mg / L pyruvat.
  3. Ställ in perfusionskretsen (schema se figur 2).
    Figur 2
    Figur 2 Circuit inrättas. Kommer från den huvudsakliga reservoaren som utgångspunkt och slutpunkt, är perfusionslösningen drivs av en centrifugalpump genom en syremättande. Direkt efter syrsättning av lösningen, uppdelar kretsen i en mindre linje som går till en dialysator enhet för elektrolyt-homeostas och en större linje som går till ett leukocyt-filter för reduktion av rest vita blodkroppar (WBC). Den lösning som går genom dialysatorn återgår till huvudreservoaren. Efter leukocyt-filter, delar upp kretsen upp igen i två lika linjer. En linje går vid högt tryck (ca 60 mm Hg) direkt i aorta att BEGJUTA leverartären. Den andra linjen rinner in i en andra behållare. Från denna reservoar portalen ven perfuseras. Trycket av portalen perfusion beror på den höjd energi av reservoaren lösning nivå (omkring 2-6 mm Hg). Alla vätskor är drained via den infrastruktur och överlever cava tillbaka in i huvudreservoaren. För reduktion gravitation och homogen perfusion, är levern placeras i en pool fylld med temperaturreglerade vatten. Den är skild från vattnet genom ett ogenomträngligt membran och den simmar i en perfusion suspension. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
    1. Samla alla vätskor från kretsen i en 3 L behållare (huvudreservoaren) och kläm utflödet.
    2. Anslut utflödet till en centrifugalpump följt av en kommersiell oxygenator.
    3. Bakom oxygenatorn, dela upp slangen i 2 rader. Anslut en rad till en dialysapparat och rinna tillbaka in i huvudreservoaren. Anslut den andra linjen till en leukocyt reduktionsfilter.
    4. Dela upp raden efter leukocyt reduktions filtret i en arteriell linje, som levererar perfusion lösning på leverartären och en portal motenous linje levererar perfusion lösningen till en andra behållare, som rinner ut i portådern genom gravitation utflöde. Kläm portalen inflödet.
    5. Anslut den arteriella linjen till en vena cava linje tömning in i huvudreservoaren för vätske minne.
    6. För uppsamling av ascites eller läckage av perfusionslösningen från levern, förbereda en sugledning ansluten till huvudreservoaren.
  4. Släpp utflödet klämman från huvudbehållaren och fyll kretsen med perfusionslösningen. Starta centrifugalpump vid 1.500 varv / min. Den perfusion lösningen kommer att köra igenom den arteriella linjen in i vena cava linjen tillbaka in i huvudreservoaren. Se till att all luft drivs ut kretsen.
  5. Slå på gastillförseln till oxygenatorn.
  6. Ta levern utanför isen. Spola UW-lösning med hjälp av saltlösning.
  7. Placera levern, med sin konvexa sidan ner för att underlätta tillgången till de fartyg, helst i ett gravitations miljö för att undvikaorgan kompression vid kontaktytan. Använd en värme och kylbart vattenbad. Ställ in starttemperatur av kretsen och vattenbad till 20 ° C. Täck vattenbadet med ett ogenomträngligt membran och placera levern på detta membran. Minska gravitationsdriven komprimering genom att sänka leverns med perfusionslösningen.
  8. Reducera hastigheten hos centrifugalpumpen till 1000 skott / min och placera två klämmor vid anslutningen för arteriella och hålvenen linjer. Sedan skär slangen i mellan klämmorna. Med hjälp av en 3-vägskopplingen, gå med både cava utflöden och ansluta dem till vena cava linjen.
  9. Släpp klämman från den arteriella ledningen, pour perfusion lösning in i artärkanylen att bli av med bubblor, och ansluter linjen till kanylen. Öka centrifugalpumpen till 1500 skott / min. Släpp den andra klämman från hålvenen linjen.
  10. Släpp klämman från portalen venous reservoaren för att fylla upp den. Låt perfusionslösningen häll i portalen cannula och anslut den. Var särskilt försiktig av stabila vätskenivåer i portalen behållaren.
  11. Anslut tryckledningen till Luer Lås av de arteriella, portaler och vena cava kanyler.
  12. För att efterlikna fysiologiska förhållanden, gäller behandlingar i rätt kärl. Injicera glukos i portalen ven och inte i den arteriella delen för att etablera en gradient härma en ökad portal venous glukos lutning och förmå glykogensyntes 24,25.
  13. Efter anslutning av levern till kretsen, höja temperaturen till 33 ° C inom 60 min.
  14. Sikta en arteriell starta flöde vid ca 250 ml / min vid 40 mm Hg. Detta kan nå 700 ml / min under perfusionen gång trycket ökas upp till 70 mmHg.
  15. Vid starttemperatur, sikta på en portal vein flöde av 500-600 ml / min vid 3-5 mmHg. Efter att höja temperaturen, övervaka portalen venösa flödet, vilket kommer att öka fram till 1100 ml / min vid 4-6 mmHg. Undvik att överskrida portal tryck över physiologicaL-värden (cirka 8 mmHg) för att skydda sinus fenestrationer 26. Undvik att överskrida totala flödet över 2.000 ml / min för att förhindra skador på organ. Ställ utflödet till -2 mmHg genom att sänka den viktigaste reservoaren för att förhindra lever trängsel genom funktionell utflödeshinder.
  16. Lägg dialys komponent till kretsen för att jämvikta perfusionslösningen till förutbestämda värden 27. Ställ dialysatet flödet till 500 ml / timme. Var särskilt uppmärksam på justera dialys utflödet så att perfusionslösningen varken utspädd eller koncentrerad. Inom den första timmen av perfusion huvudbehållaren måste övervakas noggrant!
  17. Säkerställa homogen syresättning av vävnaden att återhämta sig och bibehålla organfunktion med hjälp av en huvud gasblandning komponent O 2 (95-98%) och CO2 (2-5%). Använd variabel gas under perfusion eftersom levern ändrar sin metabolism och dess pH efterfrågan under perfusion.
  18. Bibehålla ett lågt pH under början avperfusion för att skydda organ med hjälp av paradox pH konceptet 28 och undvika allvarliga vävnadsskador som kan orsakas av snabba förbindelser till fysiologiskt pH enligt reoxigenering, eftersom efter lagring i UW-lösning, har orgeln acidos pH under 7 Justera partialtrycket av CO 2 kontinuerligt ner till 25-30 mm Hg så att pH kommer att nå en fysiologisk nivå inom en timme.
  19. Lägg natrium eller kaliumbikarbonat till kretsen för att uppnå en fysiologisk koncentration av standard bikarbonat i perfusionslösningen. Injicera det försiktigt under repetitiva blod gas och elektrolyt kontroll.
  20. Övervaka perfusion genom ett periodiskt venösa och arteriella blodgas och AST analyser. Den venösa PO2 förblir över 175 mmHg under perfusion. Övervaka vaskulär flöde och tryck och notera en stabil perfusion med en konstant kärlmotståndet.
  21. Håll perfusionssystemet stabil i upp till 8 timmar. I slutet av ex vivo perfusion perioden, coolaner perfusionssystemet till 20 ° C och, efter att ha kopplat kretsens slangar från levern, spola perfusionslösningen ut levern duellt med iskall UW-lösning. Förvara levern återigen placeras på is i en steril orgel väska.

Representative Results

Nedan presenterar vi resultaten från 5 perfusion experiment med DCD-transplantat efter 45 min varm- och 4 tim kall ischemi före starten av subnormothermic ex vivo perfusion.

Det huvudsakliga målet för en ex vivo leverperfusion är att säkerställa en tillräcklig syretillförsel till orgeln. Ischemi orsakar vasokonstriktion, vilket ökar perfusion motståndet. Att uppnå konstant kärl flöden med stabila tryck är en bra indikator på adekvat syresättning. Under en induktionsperiod av 1-2 h perfusionslösningen och orgeln värms upp till 33 ° C, vilket deceases det vaskulära motståndet i levern. När måltemperaturen av 33 ° C uppnås, flödesvärden nivån vid en konstant, nästan fysiologiska området för resten av 6 tim perfusion tid (figurerna 3A-3D).

Samtidigt, orgeln blir metaboliskt aktiva. Figur 4A visar den venösa pO <sub> 2, en markör för syreförbrukning. Inom den inledande 2 tim de venösa PO2 minskar till en konstant platå. Vid denna metaboliskt aktiva tillstånd, börjar levern producerar galla (Figur 4B). Dialysatorn ger en balanserad elektrolyt homeostas (figur 4C-4D). En initial hyperkalemi snabbt planat ut. Online AST mätning fungerar som kontroll av hepatocellulär skada. Figur 5 visas bara en ytlig linjär AST ökning över hela perfusion perioden. H & E-färgning efter 6 h av perfusion avslöjar hepatocytnekros <5% med en intakt lobulär och sinusformad struktur (Figur 6). PAS färgning vid samma tidpunkt visar fyllas cellulär glykogen lagring jämfört med utmattad lagring i kall bevarade DCD-transplantat (Figur 7).

Figur 3
Figur 3. Perfusion flöden och tryck (n = 5, felstaplar visar standardavvikelse). (A, B) leverartären (HA) flöde och tryck: Under uppvärmningen fasen i första 1-2 h, flödet ökar vid stabila tryck och är konstant efteråt. Om man tittar på den minskande portatryck (C), kan ökningen av HA flödet mot slutet av perfusionen vara ett självreglerande reaktion i levern. (C, D) Portalen venösa (PV) flödet ökar motsvarande HA flödet under de första 2 h av uppvärmningen. Trycken förblir relativt stabila.

Figur 4
4. parametrar Figur Övervakning (n = 5, felstaplar visar standardavvikelse). (A) Den venösa pO 2 som markör för syreförbrukning och metabolisk aktivitet minskar i den inledande fasen av uppvärmningen på grund av aktiverat cellular metabolism; det förblir stabilt efteråt (B) Bile produktion som en markör för metabolisk aktivitet startar vid temperaturer runt 30 ° C och därmed mellan den första och andra timmen av perfusion (C, D) Dialysatorn försäkrar elektrolyt homeostas..; en initial hyperkalemi är snabbt balanserat.

Figur 5
Figur 5 ASAT (n = 5, felstaplar visar standardavvikelse) AST är en känslig markör för hepatocellulär skada. den grunda ökningen antyder någon betydande skada under ex vivo perfusion.

Figur 6
Figur 6 H & E-färgning (20X förstoring). (A) Sham leverprov innan varm ischemi, en representant lever lobule med intakt architecture. (B) Lever provet efter 45 min av varm ischemi, 4 h av kall ischemi och 6 h av subnormothermic perfusionen är lobulär arkitektur intakt utan nekros och endast minimal cellsvullnad är de sinusformade utrymmena milt dilaterade i jämförelse med den sham prov.

Discussion

I en gris modell som efterliknar DCD levertransplantation visade vi att subnormothermic leverperfusion med cellulära perfusion lösning resulterar i stabila perfusion parametrar, minimal hepatocyte skador och aktiv metabolism i levern. Vår subnormothermic perfusion inrättades har visat att återvinna en hepatocellulär homeostas och metabolism. Glykogen lagring är återställd och metaboliter kasseras.

Ex vivo leverperfusion som konservering teknik ger för första gången möjlighet att bedöma markörer för transplantatfunktion och skada under organsparande och före transplantation. Bredvid makroskopisk utvärdering av transplantat perfusion homogenitet, flödesvärden ger en bra indikator på transplantatet lönsamhet och omfattningen av den ischemisk skada den lidit tidigare 29. Syreförbrukning och galla produktion är markörer för metabolisk funktion. Nivåer av leverenzymer som ASAT kan användas till såSess graden och dynamik hepatocellulär skada 30. Denna ingående bedömning transplantat kan tillåta en pålitlig diskriminering mellan transplanterbara och icke-transplanterbara marginella organ.

Vi valde en subnormothermic temperatur av 33 ° C i våra perfusionssystemet eftersom temperaturen är tillräcklig för att tillåta metabolismen samt ATP och glykogensyntes. Samtidigt ger det en minskad syre jämfört med normoterma perfusion inställningar som ger extra säkerhet mot ischemisk skada. I allmänhet har perfusion temperaturer över 30 ° C visar att minimera kalla ischemisk skada och ger tillräcklig metabolisk aktivitet 31.

I motsats till andra grupper, vi använde helblod som perfusat, men ett Normo-osmotisk albuminlösning (Steen) med tvättade och filtrerade röda blodkroppar. Genom att utesluta plasmakomponenter samt trombocyter och leukocyter, är de perfusionslösningenundertecknad för att minimera pro-inflammatorisk signalering under ex vivo perfusion.

Utöver bedömningen transplantat, stabila perfusion under flera timmar tillåta behandling transplantat. Många molekyler har visat sig minska reperfusionsskada under experimentella förhållanden 32. Däremot har nästan ingen behandlingsregim gjort sin väg in i klinisk praxis, men ändå. En orsak tycks vara bristen på möjligheter att tillämpa dessa behandlingar under frysningen. En metaboliskt aktiva lever på en ex vivo perfusion systemet är optimalt för att tillämpa någon form av behandling. I detta avseende, för att inte bara behandlingar lindrar reperfusion villkor som dämpning av Kupffer cellsaktivitet eller sophantering av reaktiva syreradikaler är tänkbara utan även behandlingar som genterapi för att påverka transplantat, t.ex. mot hepatit C återfall. Andra potentiella strategier kan omfatta minskning på steatos under ex vivo perfusionperioden 33.

Sammanfattningsvis är ex vivo leverperfusion en ny strategi för att minimera kalla ischemisk skada och att bedöma marginella levertransplantat före levertransplantation. Den ex vivo perfusion inställning ger unik möjlighet att reparera och konditions transplantat före transplantation.

Disclosures

Författarna har ingenting att lämna ut.

Acknowledgments

Studien har finansierats genom forskningsanslag från Roche Organ Transplant Research Foundation (ROTRF) och Astellas. Markus Selzner stöddes av en ASTS Career Development Award. Matthias Knaak stöddes av Astellas Research stipendium. Vi tackar Uwe Mummenhoff och Birmingham familj för deras generösa stöd.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
circuit Maquet (Hirrlingen, GER) custom made main reservoir (3 L, 3/8" outflow)
portal reservoir (1.5 L, 1/4", outflow)
centrifugal pump
oxygenator
lycocyte 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 2 L
Dialysis acid concentrate A Baxter (Mississauga, ON) D12188M 45 ml
Amino acid, Travasol 10% Baxter (Mississauga, ON) JB6760 100 ml
Sodium pyruvate Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) P2256 1.1 g
Heparin Sandoz Canada Inc (Toronto, ON) 10750 40,000 iU
Calcium gluconate Pharmaceutical Partners of Canada (Richmond Hill, ON) C31110 10 mg
Fast acting insulin various vendors 1,000 iU
Cefazoline various vendors 1 g
Metronidazole Baxter (Mississauga, ON) JB3401 500 mg

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. , Department of Health and Human Service, Organ Procurement and Transplantation Service. Available from: http://optn.transplant.hrsa.gov (2013).
  2. Qiu, J., Ozawa, M., Terasaki, P. I. Liver transplantation in the United States. Clinical Transplants. , 17-28 (2005).
  3. 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).
  4. Reich, D. J., Hong, J. C. Current status of donation after cardiac death liver transplantation. Curr Opin Organ Transplant. 15 (3), 316-321 (2010).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Iacob, S., et al. Genetic, immunological and clinical risk factors for biliary strictures following liver transplantation. Liver Int. 32 (8), 1253-1261 (2012).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Staib, W., Scholz, R. Stoffwechsel der perfundierten Leber. , Springer. (1968).
  13. Brauer, R. W. Liver. Annu Rev Physiol. 18, 253-278 (1956).
  14. 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).
  15. Guarrera, J. V., et al. Hypothermic machine preservation in human liver transplantation: the first clinical series. Am J Transplant. 10 (2), 372-381 (2010).
  16. Fondevila, C., et al. Hypothermic oxygenated machine perfusion in porcine donation after circulatory determination of death liver transplant. Transplantation. 94 (1), 22-29 (2012).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Brockmann, J., et al. Normothermic perfusion: a new paradigm for organ preservation. Ann Surg. 250 (1), 1-6 (2009).
  20. 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).
  21. Vogel, T., Brockmann, J. G., Friend, P. J. Ex-vivo normothermic liver perfusion: an update. Curr Opin Organ Transplant. 15 (2), 167-172 (2010).
  22. Swindle, M. M., Smith, A. C. Best practices for performing experimental surgery in swine. J Invest Surg. 26 (2), 63-71 (2013).
  23. Smith, A. C., Swindle, M. M. Preparation of swine for the laboratory. ILAR J. 47 (4), 358-363 (2006).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Schön, M. R., et al. Liver transplantation after organ preservation with normothermic extracorporeal perfusion. Ann Surg. 233 (1), 114-123 (2001).
  28. 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).
  29. Derveaux, K., et al. Does ex vivo vascular resistance reflect viability of non-heart-beating donor livers? Transplant Proc. 37 (1), 338-339 (2005).
  30. Guarrera, J. V., et al. Hypothermic Machine Preservation of Human Liver Allografts: Markers of Reperfusion Injury [abstract# 1282]. Am J Transpl. 7, Suppl 2. 476 (2007).
  31. 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).
  32. 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).
  33. Jamieson, R. W., et al. Hepatic steatosis and normothermic perfusion-preliminary experiments in a porcine model. Transplantation. 92 (3), 289-295 (2011).

Tags

Medicin , marginella transplantat DCD
Teknik för Subnormothermic<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Leverperfusion för lagring, Bedömning och Reparation av begränsade lever Grafts
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Knaak, J. M., Spetzler, V. N.,More

Knaak, J. M., Spetzler, V. N., Goldaracena, N., Louis, K. S., Selzner, N., Selzner, M. Technique of Subnormothermic Ex Vivo Liver Perfusion for the Storage, Assessment, and Repair of Marginal Liver Grafts. J. Vis. Exp. (90), e51419, doi:10.3791/51419 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter