Физиология
Ключевой предпосылкой физиологии млекопитающих является циркуляция крови, реализуемая насосным механизмом сердца. Поэтому крайне важно, чтобы печень ex situ нуждалась в сопоставимой циркуляции для поддержания внутренней среды, включая доставку O2 и необходимых питательных веществ, а также удаление CO2 и токсичных отходов. Сердце обеспечивает пульсирующий поток с высоким давлением через артерии к органам, где сопротивление расширенного капиллярного русла вызывает снижение давления, и непрерывный поток возвращается через вены обратно к сердцу.
Особенности кровоснабжения печени отражают её важную биологическую функцию детоксикации: кровь от кишечника, содержащая токсичные вещества, потреблённые извне, а также продукты жизнедеятельности микроорганизмов (скатол, индол и т. д.) по воротной вене (v. portae) доставляются в печень. Далее воротная вена разделяется до более мелких междольковых вен. Артериальная кровь поступает в печень по собственной печёночной артерии (a. hepatica propria), разветвляясь до междольковых артерий.
Непосредственно перед тем, как достичь печени, воротная вена разделяется на правую и левую. Она разветвляется дальше, образуя более мелкие венозные ветви и в конечном итоге воротные венулы. Каждая воротная венула проходит вдоль печеночной артериолы, и два сосуда образуют сосудистые компоненты воротной триады . Эти сосуды в конечном итоге впадают в печеночные синусоиды , чтобы снабжать печень кровью. Междольковые артерии и вены выбрасывают кровь в синусоиды, где, таким образом, течёт смешанная кровь, дренаж которой происходит в центральную вену. Центральные вены собираются в печёночные вены и далее в нижнюю полую вену. В эмбриогенезе к печени подходит т. н. аранциев проток, несущий кровь к печени для эффективного пренатального гемопоэза.
Печень
Печень имеет иную сосудистую сеть, чем большинство органов, из-за ее двойного кровоснабжения. Артерия доставляет максимально насыщенную кислородом кровь. Однако PV вносит значительный вклад в оксигенацию печени (±50%) из-за ее высокого потока и высокого насыщения O2 ( 80%–85%) ( 21 ). Это двойное кровоснабжение предполагает, что система PV также должна быть насыщена кислородом, что имеет место в некоторых перфузионных машинах (
13 , 40 , 41 ). С другой стороны, также важно избегать гипероксигенации в PV, так как это приводит к повышенному сопротивлению и снижению потоков как в PV, так и в НА ( 42–44 ) . Было высказано предположение, что эндотелий играет центральную роль в основных механизмах, которые вызывают эту вазоконстрикцию из-за гипероксии, хотя истинный механизм до сих пор неизвестен (
43 , 44 ). Чтобы избежать гипероксии при перфузии печени, иногда используют артериопортальный шунт для смешивания крови из оксигенатора и крови из оттока VC для подачи более физиологически оксигенированной крови в PV ( 42 , 43 ). Физиологические значения парциального давления O2 в диапазоне от 9 до 13 кПа рекомендуются для HA с насыщением O2 80 % для PV (43 ,
44 ). Карбоангидраза также способствует поставке HCO 3 − , что важно для функции холангиоцитов и выработки желчи ( 45 , 46 ). Беджауи и др. ( 47 ) описали снижение регуляции карбоангидразы II после холодовой ишемии в стеатозной печени крыс, а добавление бычьей карбоангидразы II защищало эту печень от повреждения, вызванного холодовой ишемией, и было связано с улучшением функции печени после реперфузии.
Из-за двойного кровоснабжения печени с более низким физиологическим насыщением O 2 в РV, чем в артерии, эти сосуды требуют разного снабжения кровью/перфузатом с разным насыщением O 2 .
Движение диафрагмы. Внутри тела печень постоянно подвергается движению со стороны окружающих тканей, поскольку она расположена выше других внутрибрюшных органов и подвешена под диафрагмой. С каждым вдохом диафрагма движется вверх и вниз, периодически вызывая положительное и отрицательное давление на печень, что приводит к расширению и сжатию сосудистой сети печени. Отсутствие этого движения диафрагмы может привести к некрозу, вызванному давлением, и неоднородной перфузии печени во время МП ( 13 , 15 , 42 ). Для краткосрочного НМП это, по-видимому, не является проблемой, но при длительном длительности это может привести к необратимому повреждению печени
Движение диафрагмы.В 1968 году Абуна ( 48 ) был первым, кто применил прерывистое положительное давление в экстракорпоральной системе перфузии печени для имитации дыхательных движений. Эти ритмичные движения обеспечивали более однородную перфузию в печени из-за колебаний печеночного венозного давления. Кроме того, цвет, консистенция и функция печени оставались стабильными во время перфузии до 10 часов без образования внутреннего отека ( 48 ).
Другие группы исследовали влияние движений печени во время перфузии и обнаружили увеличение портального кровотока на 10–25% при постоянном давлении портальной перфузии, снижение давления PV и, следовательно, снижение расчетного сосудистого сопротивления. Эти движения привели к улучшению однородной перфузии и поддержанию архитектуры и функции печени после перфузии в течение 24 часов. Кроме того, выработка желчи была выше, а выведение билирубина улучшилось ( 42 , 49 ). Хотя последующие эксперименты продемонстрировали преимущество ритмических движений, они не были (широко) использованы в перфузионных системах для МП печени человека ( 50–52 ). Вероятно, это связано с техническими причинами. Совсем недавно была разработана перфузионная машина с движением печени, имитирующим движение диафрагмы (15). Печень, перфузируемая в этой машине, показала однородную перфузию, метаболизм и отсутствие некроза под давлением.
+ вариант
ечень. В физиологии человека давление в печеночной артерии (HA) аналогично давлению в аорте (±120 мм рт. ст.), тогда как давление в воротной вене (PV) составляет 6–10 мм рт. ст., а в полой вене (VC) — 2–4 мм рт. ст. ( 21 ). В НМП эти давления различаются между исследованиями: давление в HA составляет от 40 до 100 мм рт. ст., а давление в PV — от 5 до 18 мм рт. ст. ( 22 ). Эти давления коррелируют с потоками в диапазоне от 100 до 450 и от 660 до 1500 мл/мин в HA и PV соответственно ( 22 ). Это сопоставимо с общей скоростью печеночного кровотока у взрослых людей, которая колеблется от 1500 до 1900 мл/мин в зависимости от веса печени, с соотношением артериального и воротного венозного кровотока 0,58 ( 21 ). Реакция печеночного артериального буфера также сохраняется в МП печени ex situ, что указывает на то, что регуляторная способность печеночной артерии производить компенсаторные изменения потока в ответ на изменения воротного венозного кровотока сохраняется ( 23 ).
Для печени можно выбрать канюлированную VC или нет. VC обычно имеет низкое давление, от 2 до 4 мм рт. ст., чтобы создать градиент давления и улучшить однородный поток печени (21 ). Преимущество канюлированной VC заключается в улучшенной возможности точного мониторинга всех давлений и потоков, проходящих через печень ( 36 ). Однако недостатком является возможная обструкция и повышение давления внутри печени, вызывая отек или, наоборот, отрицательное давление внутри печени, когда насос опосредует отток ( 11 , 36 ). Преимущество неканюлированной VC заключается в том, что давление оттока в VC всегда низкое, но при этом доступно меньше мониторинга (11 ). При канюлированной VC всегда есть некоторая утечка из самой печени или сосудов, которую необходимо дренировать и возвращать в резервуар. Для этого часто требуется дополнительный (роликовый) насос ( 12 ).
(вспомнить статью об увеличение выживаемости при увеличение объёма перфузии)