Перфузионный раствор

*Перфузионный раствор (Энергетика, вывод метаболитов, защита от инфекции, оксигенация) или с учётом остальных приборов распиасть по назначению.

1_ В (суб)нормотермических условиях перфузионные растворы позволяют сохранять органы в псевдофизиологической среде с адекватным кислородом, питательными веществами и метаболическим обеспечением. Перфузаты необходимы для баланса клеточной гидратации и электролитного гомеостаза для предотвращения отеков, а также для уменьшения количества поглотителей пероксидов свободных радикалов и минимизации оксидатного повреждения ( 40 ). Однако на сегодняшний день оптимальные характеристики перфузии и составы перфузата для режимов EVMP остаются неопределенными и, следовательно, не стандартизированы. Эта неопределенность в основном связана с изменчивостью применения системы EVMP, продолжительностью, температурой и условиями потока. Соответственно, доступен широкий спектр растворов с различным клеточным составом и добавками.

Базовые перфузионные растворы

Перфузаты подразделяются на внеклеточные (т. е. составы с высоким содержанием натрия и низким содержанием калия) и внутриклеточные (формулы с низким содержанием натрия и высоким содержанием калия) растворы. Оба варианта были успешно протестированы в исследованиях EVMP, причем их превосходство, по-видимому, зависит от конкретного случая и состояния органа ( 41 ). Кроме того, состав базовых перфузионных растворов может колебаться в зависимости от установленной температуры. Поэтому важно обеспечить правильный уровень температуры в течение всего процесса перфузии ( 42 ). Хотя безопасность и возможность использования внеклеточноподобного лактата Рингера были продемонстрированы в клинических испытаниях EVMP на людях ( 43 ), раствор внутриклеточного типа Университета Висконсина (UW) также имеет смысл существования в сохранении органов. При клиническом использовании этих растворов температуру перфузии поддерживали на уровне 34°C и 21°C соответственно ( 8 , 44 ). Совсем недавно в качестве альтернативы UW появился раствор Института Жоржа Лопеса (IGL-1), отличающийся более низкой вязкостью и уровнем калия и заменяющий гидроксиэтилкрахмал (ГЭК) полиэтиленгликолем (ПЭГ) в качестве онкотического агента. Этот раствор использовали при температуре 4–6°C ( 45 ) (NCT01317342).

Раствор XVIVO Göteborg STEEN представляет собой буферный внеклеточный раствор с хорошо задокументированной эффективностью в области ЭВМП легких и печени и используется при температуре 37°C ( 46 ). Он включает человеческий сывороточный альбумин и декстран, которые обеспечивают сильное осмотическое давление и покрывают эндотелий от взаимодействия лейкоцитов. Таким образом, было обнаружено, что перфузия и схема STEEN поддерживают стабильность и функциональность органов — даже во время длительной ЭВМП ( 46 ). Примечательно, что этот раствор может быть дополнен эритроцитами или оставаться бесклеточным ( 41 ). Кроме того, арсенал перфузатов включает в себя широкий спектр модификаций, таких как раствор гистидина-триптофана-кетоглутарата (НТК) Custodiol-MP с высоким потоком, низким содержанием калия и антинитрозирующими / окислительными свойствами, разработанный для оксигенированного EVMP при 4 ° С. C ( 47 ), раствор Cell Organ Care System с формулой декстрана с низким содержанием калия (при 37°C) ( 48 ), Perfadex в качестве раствора для консервации внеклеточного электролита и электролита на основе декстрана (при 37°C–38°C) ( 49 ) или раствор Цельсиора в виде безколлоидного раствора внеклеточного типа (при 2–8°C) ( 50 ). Помимо вышеупомянутых решений по консервации, были описаны и другие ( 8 , 51 , 52 ).

при нормотермической МП адекватная оксигенация остается жизненно важной и может доставляться либо эритроцитами, синтетическими переносчиками кислорода, либо диффузионным кислородом с помощью газовых смесей карбогена ( 53 ). Поскольку перфузаты на основе цельной крови могут оказывать патогенные эффекты, обусловленные гемолизом и остаточными компонентами крови, включая клетки, комплемент и воспалительные факторы ( 54 ), а также связаны с логистическими препятствиями и ограниченными поставками ( 55 ), истощение лейкоцитов/тромбоцитов и плазма -свободные перфузаты 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 сути несут в себе риск передачи инфекции и инцидентов, связанных с переливанием крови, включая гемолиз. Поэтому было предложено множество альтернатив, начиная от искусственных носителей кислорода, таких как полимеризованные носители кислорода на основе бычьего гемоглобина и пиридоксилированный бычий гемоглобин, до бесклеточных переносчиков кислорода, таких как STEEN ( 60 , 61 ). Эти современные решения также предлагают преимущество удобного хранения и транспортировки — при одинаковой эффективности и реолого-гемодинамических характеристиках ( 62 , 63 ).

Уникально то, что бесклеточные перфузаты позволяют постепенно согревать трансплантат от гипотермии до нормотермических условий. Это преимущество является значительным, поскольку увеличение скорости метаболизма, связанное с резким восстановлением нормотермии, считается вторичной причиной ИРИ ( 64 , 65 ). Хотя смеси с супрафизиологическими концентрациями кислорода обычно используются в протоколах EVMP, гипероксемия и различное напряжение кислорода требуют дальнейших исследований, особенно в сочетании с бесклеточными перфузатами ( 41 ). Интересно, что сероводород был идентифицирован как потенциальная добавка, вызывающая гипометаболическое состояние и снижающая потребление кислорода, тем самым открывая путь к использованию нормоксических смесей ( 66 ). Дополнительные газообразные добавки могут включать окись углерода, которая, как было обнаружено, способствует расширению сосудов и снижению IRI ( 67 , 68 ), или аргон, который в настоящее время исследуется ( 69 ).

Дополнительные субстраты

Попурри из дополнительных и модифицируемых компонентов можно смешивать с перфузионными растворами, чтобы имитировать нормальный обмен веществ и воссоздать среду, близкую к физиологической. Исследованные добавки включают метаболические субстраты, буферы, онкотические агенты, антикоагулянты, сосудорасширяющие средства, антиоксиданты, противовоспалительные молекулы и гормоны. Например, субстраты для энергетического обмена и питательные вещества необходимы для поддержания клеточного метаболизма во время перфузии, тем самым повышая жизнеспособность клеток. Такие добавки, как глюкоза 5% или инсулин, популярны для всех типов ЭВМП. Кроме того, пируват был исследован в качестве метаболического субстрата при сердечном ЭВМП, и было обнаружено, что он усиливает метаболизм миокарда ( 70 ). Более того, буферные агенты необходимы для поддержания уровня pH, близкого к физиологическому, поскольку изменения, как наблюдалось, 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 консервации органов с целью ограничения отека тканей и последующей гибели клеток. Были использованы такие молекулы, как ГЭК и ПЭГ, которые могут иметь дополнительные полезные эффекты, такие как защита митохондрий и гликокаликса ( 72 ). Кроме того, 10% маннитол является хорошо зарекомендовавшим себя ингредиентом, применимым в различных органах и повышающим осмоляльность ( 41 ).

Перфузаты на основе крови легко дополняются антикоагулянтами для предотвращения свертывания крови 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 усугубляемому некрозу ( 75 ). По этой причине для компенсации временного сужения сосудов при реперфузии можно применять вазодилататоры, такие как верапамил или простациклин ( 76 ). Следует отметить, что ценность такого лечения (т.е. гладкой (микро)циркуляции крови и перфузии органов) в бесклеточных перфузатах еще предстоит определить ( 41 , 77 ). Интересно, что в бесклеточных растворах биополисахарид декстран оказался важным ингредиентом, предотвращающим патологическое взаимодействие лейкоцитов и эндотелия посредством антитромботических свойств и защищающим целостность богатых эндотелием органов. Таким образом, добавление декстрана в перфузат может способствовать здоровью сосудистой сети и стабильной функции органов ( 55 ). Антиоксиданты и противовоспалительные молекулы также подвергались обширным исследованиям в качестве добавок, поскольку они удаляют активные формы кислорода (АФК), образующиеся в результате ИРИ, и ослабляют иммунологический ответ ( 78 ). Таким образом, различные агенты, включая витамин С, кверцетин и ресвератрол, показали положительный эффект ( 79 , 80 ). Кроме того, стоит отметить, что витамин С также улучшает микроциркуляцию и уменьшает воспаление во время ЭВМП. Однако клинические преимущества остаются спорными ( 81 ). Гормоны представляют собой еще одну группу потенциальных добавок с широким спектром функциональных свойств ( 82 ). Например, в экспериментальном NMP печени было обнаружено, что мелатонин предотвращает окислительный стресс и улучшает сосудистую проводимость ( 83 ). Более того, дофамин уменьшал гистологические признаки повреждения и улучшал выработку желчи ( 84 ). Другие исследуемые гормоны включают эритропоэтин и глюкагон ( 82 , 85 , 86 ). Кроме того, EVMP обеспечивает потенциальную возможность введения терапевтических препаратов, включая химиотерапевтические препараты или антибиотики, противовирусные и антимикотики, для снижения микробной, бактериальной, вирусной и грибковой нагрузки на инфицированные органы и/или в целях профилактического лечения ( 87 ). Стоит отметить, что опубликованные протоколы демонстрируют большие различия в отношении используемых добавок. Таким образом, добавки, перечисленные здесь, представляют собой лишь выборку.

3_

Нормотермическую перфузию обычно проводят с использованием сывороточно-подобной перфузионной среды с добавлением промытых эритроцитов в качестве переносчиков кислорода. ^{14–17​​}

Недавно было показано, что добавление естественных или искусственных переносчиков кислорода может не потребоваться даже в условиях нормотермической перфузии при условии, что оксигенация среды поддерживается при парциальном давлении кислорода примерно 500 мм рт. ст. и поток перфузата через орган поддерживается. контролируется только пределами физиологического давления. ^18 , 19

Хорошо известным примером раствора внеклеточного типа, разработанного для нормотермической перфузии органов ex vivo, является раствор Стена. ^20 — 22 Раствор имитирует состав сыворотки человека, но, как изначально было задумано для перфузии легких, он обеспечивает довольно высокую онкотическую поддержку за счет введения 6 г% альбумина и дополнительной добавки декстрана 40 для покрытия и защиты эндотелия от чрезмерного воздействия. взаимодействие лейкоцитов.

Следовательно, для использования в машинной перфузии ex vivo других органов раствор Стена часто разбавляли физиологическими кристаллоидами, чтобы уменьшить онкотическую силу ^{21-23 , не} препятствуя успешной перфузии.

_11_Недавно переносчики кислорода на основе гемоглобина, первоначально разработанные для использования в качестве кровезаменителей, были изучены в качестве альтернативы перфузатам на основе эритроцитов. Хотя исследования в этой области несколько ограничены, результаты являются многообещающими. Мы предлагаем краткий обзор использования переносчиков кислорода на основе гемоглобина в машинной перфузии ex vivo и обсуждаем будущие направления, которые, вероятно, окажут большое влияние на прогресс использования переносчиков кислорода в клинической практике.

_14_ (почки) Качественный анализ показал, что перфузат, обычно применяемый при клиническом почечном ЭВНП, состоит из лактата Рингера, O-негативных эритроцитов (pRBC), маннита 10%, дексаметазона 8 мг, гепарина, бикарбоната натрия 8,4% в качестве основных компонентов и специфического питательного вещества. раствор с инсулином, поливитаминами, простациклином 0,5 мг и 5% глюкозой в качестве дополнительных компонентов для перфузии продолжительностью 1 час после SCS, впервые предложенный Nicholson et al. в Кембридже ( 7 ). Кроме того, было показано, что растворы на основе Стена, с эритроцитами или без них, поддерживают пролонгированную перфузию до 24 часов EVNP почек свиней DCD ( 12 , 13 ). Одно исследование на изолированных собачьих почках показало, что добавление пиридоксалированного гемоглобина-полиоксиэтилена (Php) к раствору UW увеличивает потребление кислорода и уменьшает отечное повреждение канальцевого эпителия во время 12-часовой нормотермической консервации, однако ни одно исследование еще не перевело это на клинические модели ( 14) ). Раствор Custodiol-MP был безопасным и пригодным для кратковременной перфузии почек свиней и не уступал клинически проверенному раствору Belzer MPS. Прямое сравнение четырех различных перфузатов показало осуществимость во всех условиях во время 7-часового EVNP почек DCD свиней, но со значительными различиями в параметрах перфузии и повреждения ( 15 ). В этом случае влияние отдельных компонентов перфузата остается неясным. … Что касается клеточного состава, обедненная лейкоцитами кровь значительно улучшала функцию почек после ишемии по показателям сывороточного креатинина и диуреза ( p = 0,002) в почках свиней ( 16 ).

Было обнаружено, что перфузаты, в которых используются синтетические переносчики кислорода на основе гемоглобина (HBOC), не уступают перфузатам цельной крови в отношении гистологического повреждения, сосудистого сопротивления, потребления кислорода и тканевого АТФ, а также демонстрируют значительно более низкие уровни молочной кислоты ( p = 0,007) во время перфузия. ( 17 ) В недавнем клиническом исследовании на людях контролируемое согревание кислородом без каких-либо носителей кислорода привело к успешной трансплантации с немедленной хорошей функцией почек ( 18 ).

Доказательства газового состава подтверждают наличие смесей 95% кислорода (O ₂ ), 5% углекислого газа (CO ₂ ). Снижение уровня кислорода до нормоксии значительно снижало потребление кислорода во время ЭВНП ( p = 0,037), однако не выявило различий в диурезе, экскреции натрия, клиренсе креатинина или маркерах повреждения во время реперфузии ( 19 ).

Добавление монооксида углерода (CO) улучшало почечный кровоток ( p = 0,002), клиренс креатинина ( p = 0,006) и диурез ( p = 0,01), однако более высокие концентрации имели отрицательные эффекты ( 20 ). Несмотря на общеизвестную свою токсичность, инфузия сероводорода (H ₂ S) в перфузат, как было обнаружено, вызывает гипометаболическое состояние, значительно снижая потребление кислорода на 61% ( p = 0,047), не влияя непосредственно на уровень АТФ в тканях, и функция почек не изменилась ( 21 ). Аргон не оказывал каких-либо существенных эффектов во время ЭВНП или во время реперфузии ( 22 ).

Доказательства использования дополнительных добавок были ограничены. В то время как витамин С значительно повышал антиоксидантную способность, концентрацию гемоглобина ( р = 0,02) и уменьшал окислительный стресс ( р = 0,002); не было показано, что он улучшает клиренс креатинина, фракционную экскрецию натрия или гистологические маркеры повреждения почечных канальцев ( 23 ). На свиной модели было обнаружено, что ЭПО оказывает противовоспалительное и антиапоптотическое действие, демонстрируя улучшение диуреза за счет механизма, приписываемого каспазе-3 и IL-1β ( 24 ). Было также продемонстрировано, что снижение медиаторов воспаления достигается фильтрацией с помощью гемадсорбции CytoSorb, которая значительно снижает содержание интерлейкина (IL)-6/8, простагландина E2 и тромбоксана во время реперфузии ( p = 0,023, p = 0,0001 и p = 0,005 соответственно) и увеличение почечного кровотока ( p = 0,005) без существенного изменения клиренса креатинина ( p = 0,109). ( 25 ) Кроме того, в почках собак была продемонстрирована индукция гемооксигеназы-1 (HO-1), однако доказательства клинического воздействия еще не получены. предстоит выяснить ( 26 ). Обычно используемый протокол для клинического применения и заметные различия в компонентах перфузата, а также их роли обобщены вТаблицы 3,​,4,4, соответственно.

ТАБЛИЦА 3

ТАБЛИЦА 4

Краткое описание вариантов компонентов клинического перфузата; Адаптировано из «Качественного анализа исследований».

Непрерывная ЭВНП с полным исключением СКС или без него была осуществима и превосходила краткую ЭВНП ( 27 , 28 ). 8-часовая и 16-часовая продолжительность показали значительно более низкий уровень креатинина в сыворотке после трансплантации по сравнению с 1-часовым EVNP ( p = 0,027), без существенной разницы между первым ( 28 ). Бесклеточный раствор Стина при 21°C поддерживал низкое и стабильное сосудистое сопротивление с адекватной гистологической сохранностью в течение 24-часовой перфузии по сравнению с использованием только цельной крови при нормотермии, которая была безуспешной после 5-часового периода ( 12 ).

Основы состава перфузата и современная клиническая практика

Сохранение органов при нормотермии требует физиологической среды с адекватным кислородом, питанием и метаболическими субстратами для замены истощенных энергетических ресурсов. Кроме того, необходимо, чтобы раствор стабилизировал электролитный баланс и содержание клеточной жидкости, чтобы уменьшить отек и уменьшить количество поглотителей перекиси свободных радикалов, чтобы уменьшить окислительное повреждение ( 29 ). Соответственно, протокол, наиболее часто используемый в клинической практике ( 6 , 7 ), включает обогащенный питательными веществами раствор на основе эритроцитов с физиологическими буферами и добавленными дополнительными компонентами, такими как витамины, инсулин, глюкоза и сосудорасширяющие средства ( 14 , 30 , 31 ). .

Базовые решения

Ранние данные показали, что в нормотермических условиях коллоидные растворы с высоким содержанием натрия и низким содержанием калия, такие как растворы внеклеточной жидкости, такие как лактат Рингера, превосходят UW, который имеет такой состав с низким содержанием натрия и высоким содержанием калия. внутриклеточной жидкости за счет уменьшения температурно-зависимого отека во время ИРИ ( 31 ). Это согласуется с доказательствами того, что клиническое применение почечного ЭВНП с использованием раствора лактата Рингера возможно ( 6 , 7 , 11 ). Необходима дальнейшая работа для выяснения оптимального среднего артериального давления (непульсирующее давление 65–75 мм рт. ст. чаще всего считается целевым давлением), особенно в условиях почек с высоким сопротивлением, где некоторые группы описывают повышение давления до 100 мм рт. ст. для стимулирования потока перфузата ( 11 ).

Раствор Стена является альтернативным плазмоподобным раствором, который первоначально использовался для ЭВНП легких в Протоколе Торонто ( 32 ), а с тех пор был разработан для ЭВНП печени ( 33 , 34 ). Он содержит декстран и высокую концентрацию альбумина, которые обеспечивают онкотические силы для вытеснения воды из набухших эндотелиальных клеток, помогая поддерживать высокие скорости перфузионного потока ( 12 ). При использовании с EVNP он может оставаться бесклеточным или дополняться эритроцитами. Недавние исследования с использованием аналогичных протоколов на почках показали, что перфузаты на основе раствора Стена могут поддерживать низкое и стабильное сосудистое сопротивление во время длительной перфузии, превосходя перфузаты на основе эритроцитов ( 12 ). Набирает популярность лактат Рингера, разбавленный раствором Стена, который успешно применяется в почках свиней при применении EVNP до 10 часов, как с эритроцитами ( 35 ), так и без них ( 12 ). Необходимы дальнейшие исследования для сравнения этих различных базовых растворов при нормотермии и изучения потенциально защитных эффектов Php.

Еще одним новым продуктом является раствор Custodiol-MP, который, как сообщается, обладает антиоксидантными свойствами и специально разработан для аэробной или оксигенированной машинной перфузии. По сравнению с Belzer MPS, Custodiol-MP был признан безопасным для краткосрочной перфузии почек, и, хотя статистически значимых различий в результатах почечной гемодинамики не было, он остается привлекательным решением, которое может выиграть от тестирования на дальнейших моделях, поскольку позволяет гибко добавлять коллоидов, специфичных для потребностей каждого органа, что потенциально обеспечивает более широкое клиническое применение ( 15 ).

На сегодняшний день в нескольких исследованиях проводилось прямое сравнение перфузатов при ЭВНП. Однако в недавней публикации Pool et al. сравнивались четыре различных перфузата во время 7-часового EVNP свиной почки в модели DCD ( 36 ). Хотя все четыре перфузата продемонстрировали осуществимость, были очевидные различия между уровнями электролитов, параметрами функции почек и маркерами повреждения в четырех группах. Перфузат 1, состоящий из эритроцитов в растворе на основе среды Уильямса E, и перфузат 2, состоящий из эритроцитов, альбумина и раствора сбалансированных электролитов, были схожи с точки зрения структуры потока EVNP, тогда как перфузат 3, состоящий из эритроцитов с использованием клинически подтвержденного раствора Hosgood et al., ( 7 ) и Perfusate 4, состоящий из эритроцитов и среды на основе 0,9% хлорида натрия (успешно используемый при аутотрансплантации свиней, ( 37 ) показал более низкую, но более стабильную скорость потока. Это можно объяснить отсутствием использования вазодилататоров в перфузате 1 и 2. Примечательно, что перфузат 2 приводил к значительно более низким уровням маркера повреждения N-ацетил-β-D глюкозаминидазы по сравнению с перфузатом 3 и 4, а перфузат 3 имел самые высокие уровни, что указывает на наибольшее повреждение канальцев. В конечном итоге, это исследование подчеркнуло значительное влияние различных составов перфузата на результаты EVNP, а также важность гармоничного протокола, обеспечивающего последовательную интерпретацию данных EVNP. Необходимость дальнейших сравнительных исследований для оценки этих протоколов перфузата очевидна для дальнейшего развития. эта перфузионная технология.

Клеточный состав

В большинстве доклинических исследований на сегодняшний день использовались перфузаты на основе эритроцитов; однако важно отметить, что цельная кровь является ограниченным ресурсом, особенно с учетом того, что чаще всего используются упакованные эритроциты типа О. Кроме того, кровь может содержать антитела, факторы свертывания крови, активированные лейкоциты и тромбоциты, которые потенциально усугубляют ИРИ за счет образования медиаторов воспаления и активации каскада комплемента ( 16 ). Соответственно, перфузаты, не содержащие плазмы и обедненные лейкоцитами, хорошо зарекомендовали себя как в доклинических, так и в клинических исследованиях ( 7 , 8 ). Однако имеются ограниченные данные о том, играют ли перфузаты на основе плазмы или использование фильтров, разрушающих лейкоциты, роль в более широком клиническом использовании.

Тем не менее, адекватная оксигенация остается жизненно важной предпосылкой, которую можно обеспечить несколькими способами: эритроцитами, синтетическими HBOC или простым диффузионным кислородом с помощью смесей углеродных газов. Хотя перфузаты на основе эритроцитов доказали свою эффективность, их использование ограничено плохой доступностью, высокой стоимостью и коротким сроком хранения, что потенциально увеличивает риск передачи инфекции и гемолиза ( 17 ). HBOC более доступны и снижают риски инфекций и гемолиза ( 17 ). Недавно доклинические исследования выброшенных почек человека показали, что HBOC не уступают pRBC с точки зрения почечной гемодинамики и гистологического повреждения ( 17 ), что позволяет предположить, что HBOC действительно могут предложить логистически более удобную альтернативу pRBC при ЭВНП почек человека. 

Бесклеточные перфузаты, не содержащие переносчиков кислорода на основе гема, могут предложить уникальное преимущество, поскольку они лучше обеспечивают постепенное согревание органа до нормотермии. В настоящее время ЭВНП выполняют в приемном отделении после периода транспортировки СКС из донорской больницы. Это резкое восстановление нормотермии и повышение метаболизма считается вторичной причиной ИРИ ( 5 ). Считается, что это происходит из-за нарушения клеточного гомеостаза на митохондриальном уровне ( 5 ) и потери деформируемости эритроцитов на холоде, что приводит к нарушению микроциркуляции и оксигенации тканей, и это можно смягчить, осторожно согревая орган от СХС с использованием бесклеточного перфузата ( 13 ). Было продемонстрировано (данные, представленные на ATC 2019), что EVNP может быть осуществим без переносчиков кислорода на основе гема в течение до 6 часов в выброшенных человеческих почках ( 38 ). В этом случае перфузат, содержащий 95% O ₂ , 5% CO ₂ , поддерживал стабильную почечную гемодинамику и восстанавливал уровни АТФ в тканях, аналогичные концентрациям в перфузате на основе эритроцитов. Также было показано, что бесклеточный EVNP почек свиней полностью насыщает венозный гемоглобин, когда парциальное давление кислорода поддерживается выше 500 мм рт. ст. ( 13 ). Позже та же группа подтвердила эти результаты в первом клиническом исследовании на человеке, в котором контролируемое оксигенированное согревание без каких-либо носителей кислорода привело к успешной трансплантации с немедленной хорошей функцией почек ( 18 ). Все больше данных свидетельствует о том, что носители кислорода могут не потребоваться для достижения адекватной оксигенации во время кратковременной почечной перфузии ( 17 , 38 , 39 ).Хотя за рамками данного обзора, посвященного нормотермической перфузии, появляется все больше доказательств в пользу постепенного согревания. Сравнивая контролируемое оксигенированное согревание с непрерывной предварительной перфузией на модели трансплантата свиньи с использованием раствора на основе Стена с 95% кислорода и 5% CO ₂ , оба метода эффективно восстанавливали функцию почек после SCS до одного и того же уровня, при этом контролируемое оксигенированное согревание значительно снижало тенасцин. В большинстве протоколов EVNP используются супрафизиологические концентрации кислорода в виде газовых смесей 95% O2 _и 5% CO2 _. Однако избыточная оксигенация может усугубить ИРИ за счет увеличения выработки АФК ( 4 ). Модель трансплантации свиной почки, сравнивающая EVNP с 95%, 25% и 12% O ₂ с 5% CO ₂ , обнаружила, что, хотя экстракция кислорода была значительно снижена, снижение уровня кислорода до нормоксии не оказало существенного влияния на функциональные параметры или биомаркеры повреждения почек во время реперфузия ( 19 ). Это прямо противоречит предыдущим исследованиям, которые защищают гипероксемию ( 13 , 18 ). Важно отметить, что в последних исследованиях использовались бесклеточные перфузаты, а это означает, что более высокие концентрации кислорода могут быть необходимы в отсутствие переносчиков кислорода. В любом случае теоретически ни гипоксемия, ни гипероксемия не должны изменять вазомоторный тон почек при постоянных концентрациях CO ₂ ( 44 ); таким образом, нельзя ожидать, что снижение напряжения кислорода повлияет на функцию почек. Дальнейшая характеристика окислительного стресса в контексте EVNP может расширить эту область исследований.

Газы легко всасываются в кровь и поэтому могут использоваться в качестве добавок для усиления защитного действия ЭВНП. В свиных почках размером с человека инфузия сероводорода (H ₂ S) после 30 минут применения EVNP снижала потребление кислорода, которое быстро восстанавливалось после прекращения введения без каких-либо кратковременных признаков гистологического или биохимического повреждения ( 21 ). При наличии дополнительных подтверждающих данных, добавки H ₂ S могут потенциально способствовать снижению необходимой степени оксигенации, облегчая использование бесклеточных перфузатов или нормоксических газовых смесей; необходима дальнейшая работа, в частности, для исключения любой потенциальной долгосрочной токсичности до клинического перевода.

Другие используемые газы включают окись углерода (CO), которая, как было показано в экспериментальных моделях, значительно снижает IRI, способствуя расширению сосудов ( 20 ); и аргон, который, несмотря на предположение, что он потенциально может снижать IRI за счет ингибирования IL-8, не влиял на функцию почек при введении во время EVNP в почках свиней ( 22 ), что согласуется с моделями EVNP в легких свиньи ( 45 ). Эти результаты можно объяснить более длительными сроками перфузии, разрешенными в экспериментальных исследованиях, и тем, что преимущества аргона можно измерить только после длительных периодов.

Дополнительный состав

Метаболические и энергетические субстраты необходимы для восстановления нормального обмена веществ. Клинические перфузаты чаще всего дополнялись питательным раствором с инсулином, 5% глюкозой, 8,4% бикарбонатом натрия, поливитаминами и внеклеточной жидкостью (лактат Рингера) для замещения диуреза ( 6 , 7 , 11 ). Кроме того, перфузаты на основе крови включают антикоагулянты для предотвращения свертывания крови в контуре перфузатных трубок и снижения риска тромбоза трансплантата, а также вазодилататоры для уменьшения временного сужения сосудов при реперфузии эритроцитами ( 46 ). Кроме того, исследования печени показали, что поддержание оптимального микроциркуляторного гомеостаза с помощью вазодилататоров является ключевым фактором при ЭВНП ( 34 ). Однако было проведено ограниченное количество исследований, оценивающих влияние или необходимость применения антикоагулянтов и вазодилататоров, особенно в контексте бесклеточных перфузатов.

Другие добавки, описанные в литературе, направлены на дальнейшее улучшение IRI. В настоящее время снижение количества медиаторов воспаления достигается за счет интеграции технологии гемадсорбции (CytoSorb) в контур EVNP ( 25 ). Однако такая гемадсорбция широкого спектра действия потенциально может удалять важные противовоспалительные медиаторы. Альтернативный метод, предложенный для снижения окислительного стресса, — это использование эндогенного HO-1; белок теплового шока, который катализирует деградацию гема, оказывая цитопротекторное действие ( 42 ). Естественно, уровень HO-1 снижается во время SCS из-за снижения экспрессии белка при гипотермии ( 25 , 26 ). Однако одно исследование показало, что добавление протопорфирина кобальта (CoPP) во время нормотермической консервации успешно индуцирует HO-1 в клинически подходящие сроки ( 26 ). Следует отметить, что некоторая степень токсичности, проявляющаяся снижением диуреза и увеличением протеинурии, наблюдалась при более высоких концентрациях CoPP без дальнейшего увеличения HO-1. Следовательно, необходимо дальнейшее изучение оптимальных индукторов и концентраций HO-1. Известно, что витамин С предотвращает апоптоз, уменьшает воспаление и проницаемость эндотелия, а также улучшает микроциркуляцию. Однако в 6-часовых моделях EVNP на животных не наблюдалось никаких улучшений клинических параметров, несмотря на значительное снижение окислительного стресса ( 23 ), что согласуется с отрицательными результатами небольших клинических исследований ( 47 ). Наконец, предполагается, что добавление ЭПО снижает IRI за счет модуляции медиаторов апоптоза: каспазы-3, интерлейкина-1ß и HSP70 ( 24 ). В свиных почках, подвергшихся 2-часовому воздействию EVNP на основе гема, добавление ЭПО уменьшало апоптотические клетки в просветах канальцев и интерстициальных областях и способствовало ремоделированию почечной ткани ( 48 ). Хотя эти исследования и обнадеживали, они были ограничены отсутствием клинически значимых показателей результатов и не учитывали потенциальные побочные эффекты.

Следует отметить, что не было обнаружено данных об использовании антибиотиков или конкретных дозах вышеупомянутых добавок. Кроме того, применение таких терапевтических средств, как регенеративная клеточная терапия, вышло за рамки данного обзора.

Дополнение

Polymerized Human Hemoglobin–Based Oxygen Carrier Preserves Lung Allograft Function During Normothermic Ex Vivo Lung Perfusion

ASAIO Journal, January 2024

Литература Перфузионный раствор НМП