А.2.1. Основные перфузионные растворы
1
Перфузаты подразделяются на внеклеточные (т. е. с высоким содержанием натрия и низким содержанием калия) и внутриклеточные (с низким содержанием натрия и высоким содержанием калия) растворы. Оба варианта были успешно протестированы в исследованиях EVMP, и их превосходство, по-видимому, зависело от условий, специфических для конкретного случая и органа ( 41 ). Дополнительное значение имеет то, что состав базовых перфузионных растворов может колебаться в зависимости от заданной температуры. Поэтому важно обеспечивать правильные уровни температуры в течение всего процесса перфузии ( 42 ). Хотя безопасность и осуществимость внеклеточного лактата Рингера были продемонстрированы в клинических испытаниях EVMP на людях ( 43 ), раствор внутриклеточного типа из Университета Висконсина (UW) также имеет свой смысл в сохранении органов. При клиническом использовании этих растворов температуры перфузии поддерживались на уровне 34°C и 21°C соответственно ( 8 , 44 ). Совсем недавно в качестве альтернативы UW появился раствор Institut Georges Lopez (IGL-1), отличающийся более низкой вязкостью и уровнем калия, а также заменой гидроксиэтилкрахмала (HES) на полиэтиленгликоль (PEG) в качестве онкотического агента. Этот раствор использовался при температуре 4°C–6°C ( 45 ) (NCT01317342).
Раствор XVIVO Göteborg STEEN представляет собой буферный внеклеточный раствор с хорошо документированной ценностью в области легочного и печеночного EVMP и используется при температуре 37°C ( 46 ). Он включает в себя человеческий сывороточный альбумин и декстран для обеспечения сильного осмотического давления и покрытия эндотелия от взаимодействия с лейкоцитами. Было обнаружено, что таким образом перфузия и контур STEEN поддерживают стабильность и функциональность органов — даже во время длительного EVMP ( 46 ). Примечательно, что этот раствор может быть дополнен эритроцитами или оставаться бесклеточным ( 41 ). Арсенал перфузатов, кроме того, включает широкий спектр модификаций, таких как раствор Custodiol-MP гистидина-триптофана-кетоглутарата (HTK) с высокой скоростью потока, низким содержанием калия и антинитрозирующими/окислительными свойствами, разработанный для оксигенированного EVMP при 4 °C ( 47 ), раствор Cellular Organ Care System с формулой декстрана с низким содержанием калия (при 37 °C) ( 48 ), Perfadex как внеклеточный и основанный на декстране раствор для сохранения электролитов (при 37 °C–38 °C) ( 49 ), или раствор Celsior как раствор внеклеточного типа без коллоидов (при 2 °C–8 °C) ( 50 ). Помимо вышеупомянутых растворов для сохранения были описаны и другие ( 8 , 51 , 52 ).
А.2.2. Клеточный и газовый состав
1
В то время как гипотермическая МП может проводиться с активной оксигенацией или без нее, при нормотермической МП адекватная оксигенация остается жизненно важной и может быть доставлена либо эритроцитами, либо синтетическими переносчиками кислорода, либо диффузным кислородом смесями карбогенового газа ( 53 ). Поскольку перфузаты на основе цельной крови могут оказывать патогенные эффекты, вытекающие из гемолиза и остаточных компонентов крови, включая клетки, комплемент и воспалительные факторы ( 54 ), а также быть связаны с логистическими препятствиями и ограниченным запасом ( 55 ) , перфузаты , обедненные лейкоцитами/тромбоцитами и не содержащие плазмы, приобрели популярность в доклинических и клинических исследованиях ( 12 , 56–58 ).
В большинстве исследований использовались перфузионные растворы на основе эритроцитов. Известно, что такие перфузаты эффективно транспортируют кислород, а их постоянный поток может смягчить напряжение сдвига ( 59 ). Однако растворы на основе крови по своей природе несут в себе риск передачи инфекции и инцидентов, связанных с переливанием, включая гемолиз. Поэтому было предложено множество альтернатив, начиная от искусственных переносчиков кислорода, таких как полимеризованные переносчики кислорода на основе бычьего гемоглобина и пиридоксилированный бычий гемоглобин, до бесклеточных сред, переносящих кислород, таких как STEEN ( 60 , 61 ). Эти современные решения также предлагают преимущество удобного хранения и транспортировки — при аналогичной эффективности и реолого-гемодинамических характеристиках ( 62 , 63 ).
Уникально, что бесклеточные перфузаты позволяют постепенно согревать трансплантат от гипотермии до нормотермических условий. Это преимущество имеет важное значение, поскольку повышение скорости метаболизма, которое связано с резким восстановлением нормотермии, постулируется как вторичная причина ИРП ( 64 , 65 ). Хотя смеси с супрафизиологическими концентрациями кислорода обычно применяются в протоколах EVMP, гипероксемия и изменяющееся напряжение кислорода требуют дальнейших исследований, особенно в сочетании с бесклеточными перфузатами ( 41 ). Интересно, что сероводород был идентифицирован как потенциальная добавка для индукции гипометаболического состояния и снижения потребления кислорода, тем самым прокладывая путь для использования нормоксических смесей ( 66 ). Дальнейшее газообразное дополнение может включать оксид углерода, который, как было обнаружено, способствует вазодилатации и снижению ИРП ( 67 , 68 ), или аргон, который в настоящее время изучается ( 69 ).
А.2.3. Дополнительные субстраты
1
В перфузионные растворы можно добавлять смесь дополнительных и модифицируемых компонентов, чтобы имитировать нормальный метаболизм и воссоздать среду, близкую к физиологической. Исследованные добавки включают метаболические субстраты, буферы, онкотические агенты, антикоагулянты, вазодилататоры, антиоксиданты, противовоспалительные молекулы и гормоны. Например, субстраты для энергетического метаболизма и питательных веществ необходимы для поддержания клеточного метаболизма во время перфузии, тем самым повышая жизнеспособность клеток. Такие добавки, как глюкоза 5% или инсулин, популярны для всех типов EVMP. Кроме того, пируват был исследован как метаболический субстрат в сердечном EVMP и, как было обнаружено, усиливает метаболизм миокарда ( 70 ). Более того, буферные агенты необходимы для поддержания уровней pH, близких к физиологическим, поскольку было замечено, что изменения отрицательно влияют на другие физиологические параметры, такие как pCO2 и HCO3 − ( 71 ). Например, бикарбонат натрия и глюконат кальция могут служить универсальными буферами pH и кальция. Онкотические агенты включаются в различные растворы для сохранения органов с целью ограничения отека тканей и последующей гибели клеток. Молекулы, такие как ГЭК и ПЭГ, использовались и могли иметь дополнительные полезные эффекты, такие как защита митохондрий и гликокаликса ( 72 ). Кроме того, маннитол 10% является общепризнанным кросс-органным ингредиентом для повышения осмоляльности ( 41 ).
Перфузаты на основе крови легко дополняются антикоагулянтами для предотвращения свертывания в просвете трубки и снижения риска тромбоза. Для этой цели перфузат обычно гепаринизируют или фильтруют через сетку ( 8 , 41 , 73 , 74 ). Кроме того, уровни оксида азота (NO) снижаются во время реперфузии, вызывая вазоконстрикцию и в конечном итоге приводя к длительной клеточной ишемии и усугубленному некрозу ( 75 ). По этой причине вазодилататоры, такие как верапамил или простациклин, могут применяться для компенсации временного сужения сосудов при реперфузии ( 76 ). Следует отметить, что ценность таких лекарств [т. е. плавная (микро)циркуляция крови и перфузия органов] в бесклеточных перфузатах еще не определена ( 41 , 77 ). Интересно, что в бесклеточных растворах биополисахарид декстран появился как важный ингредиент, предотвращая патологическое взаимодействие лейкоцитов и эндотелия посредством антитромботических свойств и защищая целостность органов, богатых эндотелием. Таким образом, добавление декстрана в перфузат может способствовать здоровой сосудистой системе и стабильной функциональности органов ( 55 ). Антиоксиданты и противовоспалительные молекулы также подвергались обширным исследованиям в качестве добавок, поскольку они удаляют активные формы кислорода (ROS), возникающие при ИРИ, и ослабляют иммунологический ответ ( 78 ). Таким образом, различные агенты, включая витамин C, кверцетин и ресвератрол, показали полезные эффекты ( 79 , 80 ). Кроме того, стоит упомянуть, что витамин C также улучшает микроциркуляцию и уменьшает воспаление во время EVMP. Однако клинические преимущества остаются спорными ( 81 ). Гормоны представляют собой еще одну группу потенциальных добавок с широким спектром функциональных свойств ( 82 ). Например, в экспериментальном печеночном NMP было обнаружено, что мелатонин предотвращает окислительный стресс и улучшает сосудистую проводимость ( 83 ). Более того, дофамин уменьшил гистологические признаки повреждения и улучшил выработку желчи ( 84 ). Другие исследованные гормоны включают эритропоэтин и глюкагон ( 82 , 85 , 86 ). Кроме того, EVMP обеспечивает потенциальный путь для введения терапевтических препаратов, включая химиотерапевтические препараты или антибиотики, противовирусные препараты и антимикотики, для снижения микробной, бактериальной, вирусной и грибковой нагрузки инфицированных органов и/или в смысле профилактического лечения ( 87 ). Стоит отметить, что опубликованные протоколы показывают большую дисперсию относительно используемых добавок. Таким образом, добавки, перечисленные здесь, представляют собой лишь выборку.