Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Актуальность проблемы
Дефицит донорской печени ведeт к увеличению сроков ожидания и, как следствие, к увеличению смертности потенциально курабельных пациентов. Одним из перспективных подходов к сокращению дефицита органов является использование субоптимальных доноров, так называемых доноров с небъющимся сердцем. Однако клинически этот ресурс используется редко, так как требует быстрого изъятия и пересадки печени, а также риск первичной дисфункции печени от субоптимальных доноров значительно выше.
Экспериментальные работы показали, что нормотермическая перфузия изолированной печени цельной оксигенированной кровью позволяет значительно увеличить период жизнеспособности органа и более надeжно оценить риск первичной дисфункции перед имплантацией. Однако риск гемотрансмиссионных инфекций и высокая стоимость крови являются ограничивающими факторами.
Перфузия печени кровезаменителем с газотранспортной функцией потенциально может позволить избежать дополнительного риска, связанного с гемоперфузией и сократить стоимость трансплантации.
Материалы и методы
Печень свиньи породы Ландранс, после 60 минут тепловой ишемии (модель донора с небьющимся сердцем), была подключена к контуру искусственного кровообращения, состоящего из магнитно-центрифужного педиатрического насоса (Медтроник, ВР 50), мембранного оксигенатора (размер микропор газообменных мембран - около 0.2 микрон), совмещeнного с теплообменником (Квадрокс 1011, фирмы Джостра). Канюли контура подсоединялись к печеночной артерии, воротной и полой венам.
На протяжении 24 часов перфузия производилась с использованием перфторана 20%, разведенного нативной свиной плазмой до концентрации 10%. Во время перфузии в контур постоянно вводились: простациклин (Глаксо Вэлком, Флолан), со скоростью 4 мл/мин для уменьшения сосудистого сопротивления; раствор для парэнтерального питания (В Браун, Нутрифлекс) без жирового компонента, со скоростью 17 мл/мин; 2% таурохолевая кислота (Сигма), со скоростью 7 мл/мин для определения клиренса желчи. Температура перфузата поддерживалась автоматически около 38 градусов С. Скорость перфузии и давление в системе поддерживалось в физиологичеких пределах. Оксигенация производилась 100% кислородом. Производился забор проб перфузата по точкам. Определялась концентрация перфторана с использованием ядерно-магнитно-резонансной спектроскопии по фторному ядру.
Оценивались биохимические показатели повреждения печеночной ткани АЛТ, АСТ, рН, кислотно-щелочного равновесия, газов артериальной и венозной крови, продукция 5 фактора свeртывания крови, уровень глюкозы, объeм продукции желчи. Также производилась биопсия печени в определeнные сроки перфузии для дальнейшей гистологичекой оценки жизнеспособности ткани, накопления и распределения перфторана и индекса пролиферативной активности гепатоцитов.
Затем производилась холодовая консервация в течение 45 минут раствором UW, как модель реальной клинической ситуации во время тпансплантации. Затем, уже как модель пересаженной в организм, печень перфузировалась ещe в течение 24 часов тeплой оксигенированной кровью. Оценка функций проводилась по тем же параметрам.
Результаты
Непосредственно после начала тепловой перфузии печени с перфтораном маркеры гепатоцеллюлярного повреждения резко возрасли. Затем в течение 2 часов прогрессивно снижались, оставаясь, однако выше нормального уровня. До 12 часа перфузии показатели жизнеспособности оставались стабильными, что хорошо коррелировало с гистологической картиной. Продукция желчи сохранялась на уровне 9 -11 мл в час. Однако позднее начал резко расти ацидоз и концентрация маркеров повреждения печени, при этом концентрация перфторана также прогрессивно падала, и к концу 24 часа составила около 4% (начальная - 10%). Продукция желчи к 24 часу упала до 5 мл в час.
После холодовой консервации в течение 45 минут и дальнейшей тепловой перфузии оксигенированной кровью показатели жизнеспособности являлись негативными. Продукция желчи, составлявшая 1-2 мл в час в течение 4часов реперфузии, в дальнейшем полностью прекратилась.
Гистологическая картина показала прогрессирующий интерстициальный отeк с первого часа перфузии перфтораном. Однако явные признаки некроза появились лишь на 12 часу перфузии.
По окончании 48 часового периода перфузии изолированной печени распространение некроза было массивным. В тоже время, в центральной части органа сохранялись значительные участки макроскопически и гистологически нормальной ткани.
Выводы
Причиной прогрессирующего ухудшения состояние печени с 12 часа перфузии перфтораном может быть связано со следующими факторами:
1. Падение концентрации перфторана в связи с испарением через поры оксигенатора размеры, которых значительно превышают размеры частиц;
2. Прогрессирующий отeк в результате использования простагландина для создания искусственного пареза микроциркуляторного русла;
3. Неадекватное осмотическое и онкотическое давление перфузата;
4. Нормотермия не позволяет уменьшить ишемию ткани печени в связи с высокой метаболической активностью высокой потребностью в кислороде;
5. Отсутствие в перфузате гормонов регулирующих метаболизм печени (Т3, инсулин и др.)
Заключение
Эксперимент показал определeнную перспективу использования перфторана для сохранения жизнеспособности изолированной донорской печени путем перфузии. Однако необходимо значительно усовершенствовать условия перфузии путeм подбора технических характеристик оксигенатора, отказом от использования простациклина, использованием альбумина в качестве осмотического и онкотического агента, а также использования гормонов Т3 и инсулина для модулирования метаболизма. Прогрессивное снижение температуры прерфузата вероятно может значительно улучшить жизнеспособность печени путeм снижения метаболичаской активности и потребности в кислороде, а также уменьшить фагоцитоз перфторана купферовскими клетками.
Необходимо также исследовать возможности комбинации перфторана с цельной кровью.
Дальнейшие исследования являются необходимыми, и положительные результаты могут быть получены сравнительно быстро.
Список литературы
1. Schon MR, Kollmar O, Wolf S, Schrem H, Matthes M, Akkoc N, Schnoy NC, Neuhaus P. Liver transplantation after organ preservation with normothermic extracorporeal perfusion. Ann Surg 2001 Jan;233(1):114-23
2. Nui A, Katsuramaki T, Kikuchi H, Kukita K, Nagayama M, Meguro M, Kimura H, Isobe M, Hirata K. Successful ex vivo normothermic liver perfusion with purely artificial products using artificial blood. Int J Artif Organs 2003 Jan;26(1):46-52
3. Butler AJ, Rees MA, Wight DG, Casey ND, Alexander G, White DJ, Friend PJ. Successful extracorporeal porcine liver perfusion for 72 hr. Transplantation 2002 Apr 27;73(8):1212-8
Дефицит донорской печени ведeт к увеличению сроков ожидания и, как следствие, к увеличению смертности потенциально курабельных пациентов. Одним из перспективных подходов к сокращению дефицита органов является использование субоптимальных доноров, так называемых доноров с небъющимся сердцем. Однако клинически этот ресурс используется редко, так как требует быстрого изъятия и пересадки печени, а также риск первичной дисфункции печени от субоптимальных доноров значительно выше.
Экспериментальные работы показали, что нормотермическая перфузия изолированной печени цельной оксигенированной кровью позволяет значительно увеличить период жизнеспособности органа и более надeжно оценить риск первичной дисфункции перед имплантацией. Однако риск гемотрансмиссионных инфекций и высокая стоимость крови являются ограничивающими факторами.
Перфузия печени кровезаменителем с газотранспортной функцией потенциально может позволить избежать дополнительного риска, связанного с гемоперфузией и сократить стоимость трансплантации.
Материалы и методы
Печень свиньи породы Ландранс, после 60 минут тепловой ишемии (модель донора с небьющимся сердцем), была подключена к контуру искусственного кровообращения, состоящего из магнитно-центрифужного педиатрического насоса (Медтроник, ВР 50), мембранного оксигенатора (размер микропор газообменных мембран - около 0.2 микрон), совмещeнного с теплообменником (Квадрокс 1011, фирмы Джостра). Канюли контура подсоединялись к печеночной артерии, воротной и полой венам.
На протяжении 24 часов перфузия производилась с использованием перфторана 20%, разведенного нативной свиной плазмой до концентрации 10%. Во время перфузии в контур постоянно вводились: простациклин (Глаксо Вэлком, Флолан), со скоростью 4 мл/мин для уменьшения сосудистого сопротивления; раствор для парэнтерального питания (В Браун, Нутрифлекс) без жирового компонента, со скоростью 17 мл/мин; 2% таурохолевая кислота (Сигма), со скоростью 7 мл/мин для определения клиренса желчи. Температура перфузата поддерживалась автоматически около 38 градусов С. Скорость перфузии и давление в системе поддерживалось в физиологичеких пределах. Оксигенация производилась 100% кислородом. Производился забор проб перфузата по точкам. Определялась концентрация перфторана с использованием ядерно-магнитно-резонансной спектроскопии по фторному ядру.
Оценивались биохимические показатели повреждения печеночной ткани АЛТ, АСТ, рН, кислотно-щелочного равновесия, газов артериальной и венозной крови, продукция 5 фактора свeртывания крови, уровень глюкозы, объeм продукции желчи. Также производилась биопсия печени в определeнные сроки перфузии для дальнейшей гистологичекой оценки жизнеспособности ткани, накопления и распределения перфторана и индекса пролиферативной активности гепатоцитов.
Затем производилась холодовая консервация в течение 45 минут раствором UW, как модель реальной клинической ситуации во время тпансплантации. Затем, уже как модель пересаженной в организм, печень перфузировалась ещe в течение 24 часов тeплой оксигенированной кровью. Оценка функций проводилась по тем же параметрам.
Результаты
Непосредственно после начала тепловой перфузии печени с перфтораном маркеры гепатоцеллюлярного повреждения резко возрасли. Затем в течение 2 часов прогрессивно снижались, оставаясь, однако выше нормального уровня. До 12 часа перфузии показатели жизнеспособности оставались стабильными, что хорошо коррелировало с гистологической картиной. Продукция желчи сохранялась на уровне 9 -11 мл в час. Однако позднее начал резко расти ацидоз и концентрация маркеров повреждения печени, при этом концентрация перфторана также прогрессивно падала, и к концу 24 часа составила около 4% (начальная - 10%). Продукция желчи к 24 часу упала до 5 мл в час.
После холодовой консервации в течение 45 минут и дальнейшей тепловой перфузии оксигенированной кровью показатели жизнеспособности являлись негативными. Продукция желчи, составлявшая 1-2 мл в час в течение 4часов реперфузии, в дальнейшем полностью прекратилась.
Гистологическая картина показала прогрессирующий интерстициальный отeк с первого часа перфузии перфтораном. Однако явные признаки некроза появились лишь на 12 часу перфузии.
По окончании 48 часового периода перфузии изолированной печени распространение некроза было массивным. В тоже время, в центральной части органа сохранялись значительные участки макроскопически и гистологически нормальной ткани.
Выводы
Причиной прогрессирующего ухудшения состояние печени с 12 часа перфузии перфтораном может быть связано со следующими факторами:
1. Падение концентрации перфторана в связи с испарением через поры оксигенатора размеры, которых значительно превышают размеры частиц;
2. Прогрессирующий отeк в результате использования простагландина для создания искусственного пареза микроциркуляторного русла;
3. Неадекватное осмотическое и онкотическое давление перфузата;
4. Нормотермия не позволяет уменьшить ишемию ткани печени в связи с высокой метаболической активностью высокой потребностью в кислороде;
5. Отсутствие в перфузате гормонов регулирующих метаболизм печени (Т3, инсулин и др.)
Заключение
Эксперимент показал определeнную перспективу использования перфторана для сохранения жизнеспособности изолированной донорской печени путем перфузии. Однако необходимо значительно усовершенствовать условия перфузии путeм подбора технических характеристик оксигенатора, отказом от использования простациклина, использованием альбумина в качестве осмотического и онкотического агента, а также использования гормонов Т3 и инсулина для модулирования метаболизма. Прогрессивное снижение температуры прерфузата вероятно может значительно улучшить жизнеспособность печени путeм снижения метаболичаской активности и потребности в кислороде, а также уменьшить фагоцитоз перфторана купферовскими клетками.
Необходимо также исследовать возможности комбинации перфторана с цельной кровью.
Дальнейшие исследования являются необходимыми, и положительные результаты могут быть получены сравнительно быстро.
Список литературы
1. Schon MR, Kollmar O, Wolf S, Schrem H, Matthes M, Akkoc N, Schnoy NC, Neuhaus P. Liver transplantation after organ preservation with normothermic extracorporeal perfusion. Ann Surg 2001 Jan;233(1):114-23
2. Nui A, Katsuramaki T, Kikuchi H, Kukita K, Nagayama M, Meguro M, Kimura H, Isobe M, Hirata K. Successful ex vivo normothermic liver perfusion with purely artificial products using artificial blood. Int J Artif Organs 2003 Jan;26(1):46-52
3. Butler AJ, Rees MA, Wight DG, Casey ND, Alexander G, White DJ, Friend PJ. Successful extracorporeal porcine liver perfusion for 72 hr. Transplantation 2002 Apr 27;73(8):1212-8
