Summary
严重的器官短缺已导致增加了移植用的肾脏边际移植。这引发了另一种存储方式利息，因为边际特别是移植耐受不良的冷库。的常温体外肾灌注技术（NEVKP）代表了一种新的保存方法，肾脏移植在移植前。
Introduction
肾脏是最常见的移植实体器官。对于患有终末期肾脏疾病的患者，相比1-4透析肾移植提供了更好的寿命和生活质量的提高。持续存在的器官短缺表示在移植医学（表1）5的励磁一个严重的问题。
| 美国* | 欧洲移植区** | |
| 对肾移植等待名单的患者 | 101563（2月，2015年） | 10689（月，2014年） |
| 已故捐赠者的肾脏移植在2014年 | 10,650 | 3119 |
| 平均等待时间为已故捐赠者的肾脏移植（年） | 长达5年的* | 长达4年** |
表1.肾移植物短缺的美国和欧洲移植区。
肾移植的结果是负面的等待时间的影响，对患者进行长期透析6预后较差。这引发了边际肾移植作为附加供体来源，如从旧供体肾脏，与多个合并症给体（扩展标准供体（ECD），和心脏死亡（DCD）后捐赠肾脏的兴趣。边际施主肾脏，将已在过去下降了现在被认为是移植7。
对于使用边际肾移植的主要障碍是冷缺氧储存保鲜技术。目前，肾移植物静态地存储在冰上或在4℃下灌注没有氧气。寒冷缺氧保鲜技术与正在进行的移植过程中损伤肾保存相关联，并且不允许因为缺乏代谢的移植评估olism和尿液生产。特别是，边际肾移植容忍冷库不佳，导致显著肾损伤，以及移植肾功能延迟（DGF）8,9很高。 DGF是穷人长期移植物功能的预后因素。
体外肾灌注代表器官的保存，评估和修复的替代方法。在猪模型，有益的结果提交给肾脏常温条件10,11-下灌注体外 。在2013年进行了第一次临床试验证明了移植肾功能延迟率较低时，从扩展标准供体肾脏取出移植12前灌注于紧接1小时。
本文介绍了常温体外灌流肾（NEVKP）的模型。本研究的目标是降低所施加的冷缺血时间减至最少，并延伸NEVKP的时期。 NEVKP是一种替代的保存方法，其目的是降低能够由冷藏技术所造成的损害。
Protocol
注意：研究方案的示意性概述示于图1。
图1.研究方案。本研究的常温体外肾脏灌注协议是基于一个猪的模型。的肾移植物的血管外科解剖并用500ml组氨酸 - 色氨酸酮戊二酸（HTK）冲洗后，将移植物可以检索。冷藏后（SCS）3小时，肾脏移植是常温灌注离体 （NEVKP）多个小时，直到指定的移植。
所有动物人文关怀符合'“实验动物管理的原则'''实验动物的护理指南'由美国国立卫生研究院公布制定的全国协会医学研究和”，加拿大安大略省。在多伦多综合研究所的动物护理委员会批准的所有研究。
1.动物
- 在这个协议 - （33千克27）使用雄性约克夏猪。
2.器官检索
- 术前程序
- 房子的雄性约克夏猪的研究设施为至少一周，以减少他们的压力水平。快猪诱导麻醉前至少6小时。
- 通过注射氯胺酮（25毫克/千克），阿托品（0.04毫克/千克），和咪达唑仑（0.15毫克/千克）的肌内引发猪麻醉。接着，从壳体设施到手术室（OR）运输的动物。
- 将猪上或桌子仰卧位。让它呼吸2升氧气与异氟醚5％油然而生。松弛后，暴露声带与喉镜，用2％利多卡因将它们喷雾到防止由插管痉挛。自动对焦之三插管6.5毫米的管道，阻止与3袖口 - 5毫升空气。
注：Capnometry揭示了气管插管的正确位置。 - 降低了异氟醚气至2.5％。呼吸机设置为14 - 16次呼吸/分钟，潮气量到10 - 24毫升/公斤体重。密切监测猪。心脏速率和氧饱和度由脉搏血氧被记录下来。
- 在无菌条件下，引入一个8.5大一×10cm的导管插入在Seldinger技术13的颈静脉。因此，用针穿刺静脉血管。引入线后，更换导管针。消除电线固定导管到皮肤上。管理将200ml每小时乳酸林格氏液在整个手术。
- 手术过程
- 继消毒和覆盖手术区域，执行从xyphoid正中切口，以耻骨联合。为了改善曝光，延长的手术方法左外侧切口。涵盖了大，小肠道用毛巾并把它们放置到左侧向右侧肾脏最佳接入。
- 分离从腹主动脉的下腔静脉（IVC）。结扎主动脉分支从主动脉的背面。
- 完成后主动脉夹层到后面，绕过主动脉颅一个绑带，以肾分支机构。此外，把两个连写颅髂分叉。将左肾动脉周围领带。
- 自由右肾从其附着的组织。解剖肾静脉，动脉，输尿管。
- 打开隔膜和管理每公斤体重捐助1000 IU肝素到心脏。对于DCD模式，心内后3分钟全身肝素注射40 MVAL氯化钾诱发心脏骤停。心脏骤停的价值作为热缺血的起点。
- 同时，收集血液，连接的CPDA袋（柠檬酸盐，磷酸盐，葡萄糖，一个线denosine），以引入到左上颈静脉导管。执行软旋（1500 XG无制动）。取出血浆和无菌条件下捉鬼外套（生物安全柜II级）和存储红细胞输血。
- 导管插入与器官平齐线以上髂骨分叉的主动脉。扎连字在主动脉和左肾动脉。
- 同花顺组氨酸，色氨酸酮戊二酸（HTK）解决方案的肾以100厘米水柱2 O的压力夹紧胸部静脉和经颈静脉导管采集血液。下面切开肾静脉腹腔静脉，以确保肾脏的最佳平齐。
- 右肾的完整冲洗后，检索与主动脉的其中一部分的移植物。切开肾静脉和离开输尿管长。
- 移植肾的灌注表背准备
- 无组织粘连肾脏。关闭主动脉颅部分用领带第二导管插入一个1/4“×3/8”减速器的下部。摘下领带小动脉分支从主动脉的到来。
- 导管插入肾静脉与1/4“X 3/8”直接减速。插管具有8大一输尿管鼻饲管。
- 置于冰上肾脏直到NEVKP的开始。
3.常温体外灌注肾（NEVKP）
- 灌注电路的研制
灌注电路由新生儿体外循环设备（ 图2）。
所述灌注回路的图2的示意图。该电路由新生儿体外循环技术。该灌注溶液被收集于静脉储血。离心泵推动该溶液进氧合器，在那里它富含氧气并加热至37℃。 PA后通过肾动脉进入肾脏80毫米汞柱 - ssing动脉泡沫过滤器，灌注液被驱动用的60的压力。静脉流出（0 - 3毫米汞柱）导致灌注液放回静脉储血。注射器和输液泵确保与另外的化合物的供应量。尿液收集在整个灌注。灌注回路特性被连续记录。每小时静脉和动脉血液气体样品，和肾损伤标志物进行了分析。- 连接定制电路灌注到肾脏灌注设备。
- 油管连接到静脉水库和氧合。动脉线管路连接到人工肺的动脉流出并定位在其支架气泡过滤器。连接吹扫管线。静脉线管连接到静脉水库的入口。
- 对于灌注过程中的评估，插上温度探头插入动脉插座，连接流量计和BUbble传感器到动脉线路管道，和连接压力线。连接的水位传感器。
- 连接静脉和动脉采样线的静脉和动脉取样口。
- 定位器官腔上的立场，并通过预制孔介绍静脉和动脉管。修复管道表和室牢固。
- 插入吸入管导入滚子泵和一个端部的位置进入腔室以收集液体。
- 氧管路连接到含95％ 的 O 2/5％CO 2和氧合气体罐。加热单元管路连接到氧合器和器官腔。
- 使用管夹关闭静脉和动脉流出线。应用另一种管夹的静脉储血的流出。
- 准备灌注的解决方案，额外的补充，并灌注电路
- 用一个输液泵替换所产生的尿液乳酸林格氏液。
- 用一个注射泵施用营养（葡萄糖0.5毫升/小时，氨基酸为0.5ml /小时）和胰岛素（5单位/小时）进入静脉水库。利用第二注射器泵输注血管扩张剂（维拉帕米，0.25毫克/小时）直接进入动脉管路。
- 填写静脉水库灌注液。因此，倾林格氏乳酸（175毫升）中，STEEN溶液（200毫升），DRO（27毫升），肝素（1000 IU），碳酸氢钠以调节pH，和葡萄糖酸钙进入静脉水库。最后，加入洗净的红细胞（125毫升）中。
- 切换心脏人工心肺机（HLM）上。激活的压力，温度，电平，和气泡传感器面板。激活的数据管理系统（DMS），以在整个灌注记录数据。激活所述加热单元的地暖灌注溶液和器官腔至37℃。打开氧气供应。
- 打开管夹静脉水库后面并释放centrifug人泵头空气完全。启动离心泵以1000rpm和使溶液在整个电路推进。夹紧管道绕过动脉过滤器，并从动脉过滤器释放空气。
- 零压力线。激活的注射器和输液泵。
- 移植肾灌注
- 从冰中取出肾脏，并在器官腔定位在床上用品的肾脏。将尿导管进入尿液收集器。在确保静脉和动脉导管是自由的空气，堵塞连接到管道。
- 关闭动脉和静脉管道线之间的快捷方式。通过调节离心泵的速度上设置的动脉压至75毫米汞柱。
- 记录的压力，动脉流量，温度，和存在气泡的连续与DMS。整个灌注仔细观察值。在灌注，血液泄漏到室是山口经由吸入管放回静脉储血反恐执行。
- 记录尿液生成量。静脉采集血液和尿液样本小时。监视灌注通过采取静脉和动脉血液气体样品和天冬氨酸转氨酶（AST），和乳酸分析。
- 在灌注结束时，从肾动脉断开管和静脉，冲洗用冷HTK接枝，并在冰上储存在无菌风琴袋直到移植。
Representative Results
在以下使用的心脏跳动的肾脏检索模型6的实验结果。 原位冲洗和肾检索后，将移植物在冰上储存3小时（SCS），而红细胞制备。为临床上，这模拟所需的检索和后表准备的时间。 NEVKP下进行10小时。
为了保持生理条件和模拟体内周围为肾脏，器官腔应当被加热并密封。灌注和尿替代解决方案应该代表的生理值血气分析，胶体渗透压和渗透压摩尔浓度。由Yorkshire猪原位得到正常值（基线值），位于各图的说明中，分别（ 图3 - 13）。 NEVKP的目的是为了确保接枝用足够的氧和营养供应。由于缺血CA采用血管收缩，从而增加肾内阻力，实现了恒定的流动具有稳定压力对于充分氧合的良好指标。经由SCS后的器官的复温达到37℃的目标接枝温度后，流量值和肾内电阻保持稳定，大约60-80毫米汞柱的恒定生理压力在整个灌注（ 图3和4）。尿生产的量主要依赖于灌注溶液（ 图5）的组合物。
静脉和动脉PO 2小时测量表明肾脏的代谢活动。 （ 图6）14 -使用等式（PO 2 VEN）X流量/重量（PO 2技术）中的氧消耗量算出。在灌注的pH值，HCO 3，并且电解质是稳定，无需干预（ 图7 - 10）。实时AST和乳酸测量用于监测细胞损伤。在NEVKP期间（ 图11和12）没有检测到增长的细胞损伤的参数。灌注溶液的摩尔渗透压浓度是稳定的（ 图13）。组织学评估显示微小变化（ 图14 - 16）。
图与标准偏差（毫升/分钟）3.平均动脉流动。在整个灌注流量保持在生理范围内。猪的生理价值， 在现场测量：是指艺术。流量：170±57毫升/分钟（范围83 - 325毫升/分钟）。
图4.肾内阻力（IRR），平均和标准偏差（毫米汞柱/ 毫升/分钟），平均动脉压（MAP）保持60和80毫米汞柱之间恒定。肾内电阻低于0.5毫米汞柱/毫升/分钟不断。
图5.总尿量，平均值和标准偏差（毫升），总尿体积主要依赖于灌注溶液的组合物。的肿胀压力和摩尔渗透压浓度越高，越低的尿产量。
图6.耗氧，平均值和标准偏差（毫升/分钟/克）。
图7. pH值静脉，平均值和标准偏差。将pH REMA插件不断在生理范围，而不碳酸氢盐的管理。猪的生理价值， 在现场测量：pH值7.46±0.06（范围7.34 - 7.63）。
图8. HCO 3静脉，平均值和标准偏差（毫摩尔/升）的 HCO 3保持在生理范围内，而不碳酸氢施用。猪生理值， 原位测定：HCO 3 30.3±2.4毫摩尔/升（范围21.6 - 35.8毫摩尔/升）。
图9.静脉钠浓度，平均值和标准偏差（毫摩尔/升）的钠保持在生理范围内。猪的生理价值，在现场测量：137.1＆＃177; 3.8毫摩尔/升（范围118.7 - 140.9毫摩尔/升）。
图10.静脉钾浓度，平均值和标准偏差（毫摩尔/升）的钾保持在生理范围内恒定。猪生理值，原位测定：3.85±0.46毫摩尔/升（范围3.5 - 5.36毫摩尔/升）。
图11.静脉天冬氨酸转氨酶，平均值和标准偏差。（AST; U / L）。在离体常温肾灌注，AST表明细胞损伤标记物。 AST值低灌注各地。
图12：乳酸 ，平均值和标准偏差（毫摩尔/升），在体外常温肾灌注，乳酸盐表示细胞损伤的标记。这些数值是在整个灌注稳定。
图13：血清渗透压，均 值和标准差（毫渗量/ L）的灌流液恒定的渗透压低固定不变，但尿量。猪生理值，原位测定：282±1.7毫渗/ L（范围279 - 283毫渗透摩尔浓度/升）。
图14：组织学（H＆E）50X / 200X放大倍率皮髓质交界处呈现出温和的管状空泡化。坏死的迹象。ARGET =“_空白”>点击此处查看该图的放大版本。
图15：组织学（PAS）50X / 200X放大倍率皮髓质交界处呈现出温和的管状空泡化。坏死的迹象。 请点击此处查看该图的放大版本。
图16：组织学（TUNEL染色）25X / 200X的放大倍率。很偶然的细胞核染色证实凋亡率很低。 请点击此处查看该图的放大版本。
Discussion
这项研究表明，NEVKP与红细胞系溶液可以以优异的成绩的时间在猪模型长时间来执行。在10小时的体外灌注肾脏表现出稳定的灌注参数，活跃肾脏代谢，平衡，和最小的肾损伤。
尿生产和肾损伤取决于灌注液的组合物。重要的是要保持一个生理范围内肿胀压力和灌注液的容积渗透摩尔浓度是重要的。特别是，一个低肿胀压力将导致非生理性高尿生产与显著肾水肿和肾损伤的增加标记。 STEEN溶液含白蛋白被选择在该模型来调节渗透压和模拟为肾生理条件。碳酸氢钠和葡萄糖酸钙被添加到系统，以实现pH值的生理值，HCO 3
常温的体外灌注肾的技术有一些限制。 体外灌注不与激素的支持肾脏，这可能会较长时间灌注产生负面影响有关。此外，新技术，在这个时间点上，与成本增加相关联。未来的改进可能简化工艺，降低成本。便携式肾灌注设备的发展可能允许完全避免冷肾存储的未来。
严重和持续的器官短缺导致边际器官（ECD或DCD移植肾）7的使用增加。目前，器官保存是基于静态冷库及低温灌注机。作为一个长期的冷缺血时间有显著小鬼在标准条件15和边际移植8,9肾功能的结果行为，新的保鲜技术，最大限度地减少冷库特别感兴趣16-19。
一个主要障碍利用边际移植更广泛的是无法评估之前移植器官的质量和活力。目前，唯一的临床参数，如供体年龄，供体相关的疾病，和移植物的热缺血时间被用于器官是否被接受或拒绝用于移植的决定。通过保持常温条件下的移植，移植物评估的基础上灌注的特点和数据是可能的。实时参数如肾血管流量，压力，肾内，耐尿生产，耗氧量，和肾损伤的参数（如AST和乳酸）应该是有用的参数来评估接枝的可行性。
在ADDIT离子，NEVKP在代谢活跃允许修复策略的应用，提高边际移植肾移植前。例如，抑制促炎途径，免疫调节，基因转移，以及干细胞给药可能是未来的技术中的保留时间来修改肾脏移植物和提高收件人的结果。
Acknowledgments
我们要感谢索林集团（米兰，意大利）为我们提供了定制的肾脏灌注回路。此外，我们感谢XVIVO灌注公司（瑞典哥德堡）为我们提供了解决方案斯蒂恩，BBraun AG（梅尔松根，德国）与注射泵供给，里伯GMBH＆CO。KG（Reutlingen，德国）。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Neonatal cardiopulmonary bypass technology | SORIN GROUP Canada Inc (Markham, Canada) | Custom made | Neonatal venous reservoir D100 (500 ml, 1/16" in- and outflow), neonatal oxygenator D100, centrifugal pump head (Revolution), arterial bubble filter (D130) |
| Heart lung machine, Stöckert S3 | SORIN GROUP Canada Inc (Markham, Canada) | Custom made | Centrifugal pump, roller pump, control panel (sensors for pressure, flow, temperature, bubbles, and level), oxygen blender, heater unit |
| Tubing | SORIN GROUP Canada Inc (Markham, Canada) | 01906BPC SG XS | 3/16" x 1/16" |
| 019071PC SG XS | 1/4" x 1/16" | ||
| 019060PC SG XH | 3/8" x 1/16" | ||
| Tubing connectors | SORIN GROUP Canada Inc (Markham, Canada) | Various sizes | |
| STEEN solution | XVIVO (Göteborg, SWE) | 19004 | 200 ml |
| Ringer's lactate | Baxter (Mississauga, ON, CAN) | JB2324 | 175 ml |
| Sodium bicarbonate | Hospira (Montréal, QC, CAN) | 6625050 | pH-dependent |
| Calcium gluconate | Pharmaceutical Partners of Canada (Richmond Hill, ON) | C31110 | Calcium-dependent |
| Heparin | Sandoz Canada Inc (Toronto, ON, CAN) | 10750 | 1,000 IU |
| Amino acid and glucose, Travasol 10% | Baxter (Mississauga, ON, CAN) | JB6760 | 1 ml/hr |
| Fast acting insulin, Novorapid | Novo Nordisk Canada Inc (Mississauga, ON, CAN) | DS6H748 | 5 IE/hr |
| Verapamil | Sandoz Canada Inc (Quebec, QC, CAN) | 52216 | 0.25 mg/hr |
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