Во время НМП нормализованная метаболическая активность со временем приведет к нарушению физиологической среды. Почки частично отвечают за поддержание стабильной внутренней среды в организме. Обоснованием использования искусственной почки при изолированной МП печени является поддержание физиологического pH путем удаления нелетучих кислот, а также поддержание уровня электролитов и осмолярности путем удаления продуктов метаболизма во время НМП. Внедрение системы диализа для изолированной перфузии печени было описано еще в 1954 году Лонгом и др. ( 53 ). Несмотря на это, большинство современных перфузионных аппаратов не имеют системы диализа для имитации функции почек.
Перфузия печени крысы до 8 ч с помощью встроенной системы диализа показала более низкие уровни калия, более физиологический pH и более низкие уровни глюкозы и мочевины. Выработка желчи также была выше, наряду с меньшим центрилобулярным некрозом и синусоидальной дилатацией ( 54 , 55 ). Диализ с замкнутым контуром диализата (резервуар для диализата, который также используется в качестве дополнительной жидкости) может использоваться для относительно коротких перфузий (<24 ч) с заменой диализата или без нее ( 54 , 55 ). Когда диализат не меняется, механизм основан на расширении объема плазмы, что будет эффективно только в течение короткого времени перфузии. Изменение диализата сделает возможной более длительную перфузию. Однако это может привести к колебаниям содержания перфузата, например, уровня мочевины ( 55 ).
Перфузия изолированной свиной и человеческой печени также показала нарушения физиологического содержания перфузата за счет накопления глюкозы, а также продуктов метаболизма, таких как мочевина и лактат, что привело к повышению осмолярности и ацидозу ( 56–58 ) . Поскольку печень обычно может вырабатывать сотни миллимолей мочевины в день, очевидно, что для предотвращения экстремальных уровней мочевины и, следовательно, экстремальных осмолярностей мочевину необходимо удалять во время многодневной перфузии. При добавлении к контуру системы диализа pH перфузата, электролиты и осмолярность можно поддерживать вблизи физиологических значений, даже до 7 дней перфузии ( 15 , 51 , 58 ).
Другими преимуществами системы диализа являются контроль гематокрита путем регулировки количества замещающей жидкости и возможные манипуляции с содержанием перфузата, такие как корректировка кальция до более низкого физиологического значения, чтобы ингибировать элементы, которые вызывают ишемически-реперфузионное повреждение ( 15 , 57 , 58 ). Несколько различных систем диализа использовались для перфузии печени свиней; однако для изолированной печени человека в основном использовались системы непрерывного диализа ( 15 , 58 ).
Другой метод стабилизации среды — использование естественной почки. Несколько исследований показали, что добавление свиной почки к изолированной свиной печени в перфузионной системе делает среду более физиологичной. Нормализуются показатели глюкозы, pH, электролиты и мочевина остаются более стабильными. Кроме того, наблюдалась лучше сохранившаяся архитектура печени с более низким окислительным стрессом и сниженными воспалительными цитокинами ( 59 , 60 ). Однако комбинированная перфузия ex situ человеческой почки и печени от (в идеале) одного и того же донора пока не описана. Другой теоретической возможностью было бы объединение почки животного, например, свиной почки, с перфузируемой человеческой печенью. Тем не менее, это может привести к другим проблемам, таким как иммунологические осложнения, риск зооноза и может потребовать генной инженерии ( 61 ). Поэтому использование искусственной почки для долгосрочного NMP кажется наиболее осуществимым.
Система диализа не всегда реализуется и необходима при краткосрочном МП. Тем не менее, более стабильная среда создается путем интеграции диализного фильтра для поддержания более физиологических уровней pH, электролитов и осмолярности путем удаления отходов, токсинов и других метаболитов. Кроме того, архитектура печени лучше сохраняется при снижении окислительного стресса и выработки воспалительных цитокинов. Когда желательно долгосрочное сохранение МП печени, система непрерывного диализа будет обязательной для того, чтобы печень оставалась жизнеспособной.