Гипербарическая оксигенация в трансплантологии
https://doi.org/10.23873/2074-0506-2020-12-1-28-41
Аннотация
Способность компенсировать любые формы кислородной задолженности при помощи транспортировки кислорода к органам и тканям путем его растворения в жидких средах организма выводит гипербарическую оксигенацию на новый уровень применения в трансплантологии. В обзоре рассмотрены патофизиологические аспекты гипербарической оксигенации при ишемии и реперфузии, особенности использования данного метода в трансплантологии, а также приведены данные по применению гипербарической оксигенации на примере модельных исследований и в клинической практике. Анализ эффективности терапии с помощью гипербарической оксигенации на различных этапах трансплантационного процесса (прекондиционировании, донации, хранении органа, в раннем и позднем посттрансплантационных периодах) позволяет сделать вывод о необходимости большего вовлечения данного метода в трансплантационную практику.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
При поддержке: Исследование проводилось без спонсорской поддержки.
Об авторах
О. А. Левина
ГБУЗ «НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ»
Россия
Ольга Аркадьевна Левина канд. мед. наук, ведущий научный сотрудник отделения неотложной нейрохирургии
Россия
Ольга Аркадьевна Левина канд. мед. наук, ведущий научный сотрудник отделения неотложной нейрохирургии
А. К. Евсеев
ГБУЗ «НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ»
Россия
Анатолий Константинович Евсеев д-р хим. наук, ведущий научный сотрудник отделения общей реанимации
Россия
Анатолий Константинович Евсеев д-р хим. наук, ведущий научный сотрудник отделения общей реанимации
М. Ш. Хубутия
ГБУЗ «НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ»;
ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова МЗ РФ
Россия
Россия
Могели Шалвович Хубутия акад. РАН, проф., д-р мед.наук, президент
заведующий кафедрой трансплантологии и искусственных органов
А. В. Бабкина
ГБУЗ «НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ»;
ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова МЗ РФ
Россия
Россия
Анна Васильевна Бабкина канд. мед. наук, врач-гинеколог отделения экстренной гинекологии
доцент кафедры трансплантологии и искусственных органов
А. К. Шабанов
ГБУЗ «НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ»
Россия
Аслан Курбанович Шабанов д-р мед. наук, старший научный сотрудник отделения общей реанимации
Россия
Аслан Курбанович Шабанов д-р мед. наук, старший научный сотрудник отделения общей реанимации
Список литературы
1. Xiao B, Xia W, Zhang J, Liu B, Guo S. Prolonged cold ischemic time results in increased acute rejection in a rat allotransplantation model. J Surg Res. 2010;164(2):e299–e304. PMID: 20934711 https://doi.org/10.1016/j.jss.2010.08.012
2. Ефуни С.Н. Руководство по гипербарической оксигенации (теория и практика клинического применения). Москва: Медицина; 1986.
3. Whelan HT, Kindwall E. Hyperbaric Medicine Practice. 4th ed. North Palm Beach: Best Publishing Company; 2017.
4. Weaver LK. (ed.) Undersea and hyperbaric medical society. Hyperbaric oxygen therapy indications. 13th ed. North Palm Beach: Best Publishing Company; 2014.
5. Rogatsky GG, Stambler I. Hyperbaric oxygenation for resuscitation and therapy of elderly patients with cerebral and cardio-respiratory dysfunction. Front Biosci (Schol Ed). 2017;9:230–243. PMID: 28410116 https://doi.org/10.2741/s484
6. Neubauer RA, End E. Hyperbaric oxygenation as an adjunct therapy in strokes due to thrombosis. A review of 122 patients. Stroke. 1980;11(3):297– 300. PMID: 7394869 https://doi.org/10.1161/01.str.11.3.297
7. Лебедев В.В., Исаков Ю.В., Правденкова С.В. Влияние гипербарической оксигенации на клиническое течение и осложнения в остром периоде ишемических инсультов. Вопросы нейрохирургии имени Н.Н. Бурденко. 1983;3:37–42.
8. Neubauer RA, Gottlieb SF, Kagan RL. Enhancing "idling" neurons. Lancet. 1990;335(8688):542. PMID: 1968553 https://doi.org/10.1016/0140-6736(90)90777-3
9. Neubauer RA, Gottlieb SF, Miale A Jr. Identification of hypometabolic areas in the brain using brain imaging and hyperbaric oxygen. Clinical nuclear medicine. 1992;17(6):477–481. PMID: 1617842 https://doi.org/10.1097/00003072- 199206000-00010
10. Neubauer RA, Neubauer V, Gerstenbrand F. Late treatment of severe brain injury with hyperbaric oxygenation. J Am Physic Surg. 2005;10(2):58–59.
11. Rogatsky GG, Shifrin EG, Mayevsky A. Optimal dosing as a necessary condition for the efficacy of hyperbaric oxygen therapy in acute ischemic stroke: a critical review. Neurol Res. 2003;25(1):95– 98. PMID: 12564134 https://doi.org/10.1179/016164103101201003
12. Левина О.А., Ромасенко М.В., Крылов В.В., Петриков С.С., Гольдин М.М., Евсеев А.К. Гипербарическая оксигенация при острых заболеваниях и повреждениях головного мозга. Новые возможности. Новые решения. Нейрохирургия. 2014;4:9–15. https://doi.org/10.17650/1683-3295-2014-0-4-9-15
13. Mathieu D. (ed.) Handbook on hyperbaric medicine. Berlin: Springer; 2006. 14. Jain KK. Textbook of hyperbaric medicine. Göttingen: Hogrefe & Huber Publishers; 2009.
14. Теплов В.М., Разумный Н.В., Повзун А.С., Батоцыренов Б.В., Логунов К.В., Русакевич К.И. и др. Возможности применения гипербарической оксигенации в неотложной медицине и реанимации. Учебно-методическое пособие. Санкт-Петербург; 2017.
15. Krezdorn N, Tasigiorgos S, Wo L, Turk M, Lopdrup R, Kiwanuka H, et al. Tissue conservation for transplantation. Innov Surg Scie. 2017;2(4):171– 187. PMID: 31579751 https://doi.org/10.1515/iss-2017-0010
16. Kosieradzki M, Rowiński W. Ischemia/reperfusion injury in kidney transplantation: mechanisms and prevention. Transplant Proc. 2008;40(10):3279– 3288. PMID: 19100373 https://doi.org/10.1016/j.transproceed.2008.10.004
17. Walters AW, Porter GA Jr, Brookes PS. Mitochondria as a drug tar get in ischemic heart disease and cardiomyopathy. Circ Res. 2012;111(9):1222– 1236. PMID: 23065345 https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.112.265660
18. Ahmed E, Donovan T, Yujiao L, Zhang Q. Mitochondrial targeted antioxidant in cerebral ischemia. J Neurol Neurosci. 2015;6(2):pii:17. PMID: 26937332 https://doi.org/10.21767/2171- 6625.100017
19. Kezic A, Spasojevic I, Lezaic V, Bajcetic M. Mitochondria-targeted antioxidants: future perspectives in kidney ischemia reperfusion injury. Oxid Med Cell Longev. 2016;2016:2950503. PMID: 27313826 https://doi.org/10.1155/2016/2950503
20. Murphy MP. How mitochondria produce reactive oxygen species. Biochem J. 2009;417(1):1–13. PMID: 19061483 https://doi.org/10.1042/BJ20081386
21. Jassem W, Fuggle SV, Rela M, Koo DD, Heaton ND. The role of mitochondria in ischemia/reperfusion injury. Transplantation. 2002;73(4):493– 499. PMID: 11889418 https://doi.org/10.1097/00007890-200202270-00001
22. Jassem W, Heaton ND. The role of mitochondria in ischemia/reperfusion injury in organ transplantation. Kidney Int. 2004;66(2):514–517. PMID: 15253700 https://doi.org/10.1111/j.1523-1755.2004.761_9.x
23. Collard CD, Gelman S. Pathophysiology, clinical manifestations, and prevention of ischemia–reperfusion injury. Anesthesiology. 2001;94(6):1133– 1138. PMID: 11465607 https://doi.org/10.1097/00000542-200106000-00030
24. Sgarbi G, Giannone F, Casalena GA, Baracca A, Baldassare M, Longobardi P, et al. Hyperoxia fully protects mitochondria of explanted livers. J Bioenerg and Biomembr. 2011;43(6):673–682. PMID: 22015484 https://doi.org/10.1007/s10863-011-9390-3
25. Thomas MP, Brown LA, Sponseller DR, Williamson SE, Diaz JA, Guyton DP. Myocardial infarct size reduction by the synergistic effect of hyperbaric oxygen and recombinant tissue plasminogen activator. Am Heart J. 1990;120(4):791–800. PMID: 212101010 https://doi.org/1016/0002-8703(90)90194-3
26. Baynosa RC, Naig AL, Murphy PS, Fang XH, Stephenson LL, Khiabani KT, et al. The effect of hyperbaric oxygen on nitric oxide synthase activity and expression in ischemia-reperfusion injury. J Surg Res. 2013;183(1):355–361. PMID: 23485074 https://doi.org/10.1016/j. jss.2013.01.004
27. MacKenzie DA, Sollinger HW, Hullet DA. Decreased immunogenicity of human fetal pancreas allografts following hyperbaric oxygen culture. Transplant Proc. 2003;35(4):1499–1502. PMID: 12826204 https://doi.org/10.1016/s0041-1345(03)00362-2
28. Gurer A, Ozdogan M, Gomceli I, Demirag A, Gulbahar O, Arikok T, et al. Hyperbaric oxygenation attenuates renal ischemia-reperfusion injury in rats. Transplant Proc. 2006;38(10):3337– 3340 PMID: 17175266 https://doi.org/10.1016/j.transproceed.2006.10.184
29. Godman CA, Joshi R, Giardina C, Perdrizet G, Hightower LE. Hyperbaric oxygen treatment induces antioxidant gene expression. Ann NY Acad Sci. 2010;1197:178–183. PMID: 20536847 https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2009.05393.x
30. Chen MF, Chen HM, Ueng SW, Shyr MH. Hyperbaric oxygen pretreatment attenuates hepatic reperfusion injury. Liver. 1998;18(2):110– 116. PMID: 9588769 https://doi. org/10.1111/j.1600-0676.1998.tb00135.x
31. Zamboni WA, Roth AC, Russell RC, Graham B, Suchy H, Kucan JO. Morphologic analysis of the microcirculation during reperfusion of ischemic skeletal muscle and the effect of hyperbaric oxygen. Plast Reconst Surg. 1993;91(6):1110– 1123. PMID: 8479978 https://doi.org/10.1097/00006534-199305000-00022
32. Kihara K, Ueno S, Sakoda M, Aikou T. Effects of hyperbaric oxygen exposure on experimental hepatic ischemia reperfusion injury: relationship between its timin g and neutrophil sequestration. Liver Transpl. 2005;11(12):1574–1580. PMID: 16315298 https://doi.org/10.1002/lt.20533
33. Qi Z, Gao CJ, Wang YB, Ma XM, Zhao L, Liu FJ, et al. Effects of hyperbaric oxygen preconditioning on ischemia-reperfusion inflammation and skin flap survival. Chin Med J (Engl). 2013;126(20):3904–3909. PMID: 24157154
34. Muralidharan V, Christophi C. Hyperbaric oxygen therapy and liver transplantation. HPB (Oxford). 2007;9(3):174– 182. PMID: 18333218 https://doi.org/10.1080/13651820601175926
35. Sakata N, Chan NK, Ostrowski RP, Chrisler J, Hayes P, Kim S, et al. Hyperbaric oxygen therapy improves early posttransplant islet function. Pediatr Diabetes. 2010;11(7):471–478. PMID: 20144181 https://doi.org/10.1111/j.1399-5448.2009.00629.x
36. Choudhury R. Hypoxia and hyperbaric oxygen therapy: a review. Int J Gen Med. 2018;11:431–442. PMID: 30538529 https://doi.org/10.2147/IJGM.S172460
37. Chaves JC, Fagundes DJ, Simões M de J, Bertoletto PR, Oshima CT, Taha MO, et al. Hyperbaric oxygen therapy protects the liver from apoptosis caused by ischemia-reperfusion injury in rats. Microsurgery. 2009:29(7):578–583. PMID: 19399878 https://doi.org/10.1002/micr.20664
38. Пожилова Е.В., Левченкова О.С., Новиков В.Е. Регуляторная роль митохондриальной поры и возможности её фармакологической модуляции. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2014;12(3):13–19. https://doi.org/10.17816/RCF12313-19
39. Malazai AJ, Worku DG, McGee J, van Meter K, Slakey DP. The history of hyperbaric oxygen therapy and kidney transplant surgery. Undersea and Hyperbaric Medicine. 2011;38(4):247–255. PMID: 21877553
40. Lillehei RC, Manax WG, Bloch JH, Eyal Z, Hidalgo F, Longerbeam JK. In vitro preservation of whole organs by hypothermia and hyperbaric oxygenation. Cryobiology. 1964;1(2):181– 193. PMID: 5333442 https://doi.org/10.1016/0011-2240(64)90010-0
41. Ladaga LG, Nabseth DC, Besznyak I, Hendry WF, McLeod G, Deterling RA. Preservation of canine kidneys by hypothermia and hyperbaric oxygen: Long term survival of autografts following 24-hour storage. Annals of surgery. 1966;163(4):553–558. PMID: 5327272 https://doi.org/10.1097/00000658- 196604000-00007
42. Slapak M, Wigmore RA, MacLean LD. Twenty-four hour liver preservation by the use of continuous pulsatile perfusion and hyperbaric oxygen. Transplantation. 1967;5(4):1154–1158. PMID: 4860607 https://doi.org/10.1097/00007890- 196707001-00052
43. Uchida H, Ruiz JO, Alho AV, Schult z LS, Loken MK, Lillehei RC. In vitro and in vivo assessment of the preserved liver under hypothermia and hyperbaria without perfusion. Trans Am SocArtif Intern Organs. 1970;16:300–306. PMID: 4916736
44. Spilg H, Uys CJ, Hickman R, Saunders SJ, Terblanche J. Twelve-hour liver preservation in the pig using hypothermia and hyperbaric oxygen. Br J Surg. 1972;59(4):273–276. PMID: 4553587
45. Yu SY, Chiu JH, Yang SD, Yu HY, Hsieh CC, Chen PJ, et al. Preconditioned hyperbaric oxygenation protects the liver against ischemia-reperfusion injury in rats. J Surg Res. 2005;128(1):28– 36. PMID: 15964020 https://doi.org/10.1016/j.jss.2005.04.025
46. Tran NQ, Malcontenti-Wilson C, Hammoud S, Millar I, Christophi C, Muralidharan V. Hyperbaric oxygen therapy reduces the severity of ischaemia, preservation and reperfusion injury in a rat model of liver transplantation. HPB (Oxford). 2012;14(2):103–114. PMID: 22221571 https://doi.org/10.1111/j.1477-2574.2011.00410.x
47. Giannone FA, Treré D, Domenicali M, Grattagliano I, Baracca A, Sgarbi G, et al. An innovative hyperbaric hypothermic machine perfusion protects the liver from experimental preservation injury. Scientific World Journal. 2012;2012:573410. PMID: 22593698 https://doi.org/10.1100/2012/573410
48. Svehlik J Jr, Zábavniková M, Guzanin S, Svehliková G, Svehlik J Sr. Hyperbaric oxygenotherapy as a possible means of preventing ischemic changes in skin grafts used for soft tissue defect closure. Acta Chir Plast. 2007;49(2):31–35. PMID: 17684838
49. Francis A, Baynosa RC. Hyperbaric oxygen therapy for the compromised graft or flap. Adv Wound Care (New Rochelle). 2017;6(1):23–32. PMID: 28116225 https://doi.org/10.1089/wound.2016.0707
50. Bayrakci B. Preservation of organs from brain dead donors with hyperbaric oxygen. Pediatr Transplantat. 2008;12(5):506–509. PMID: 18672481 https://doi.org/10.1111/j.1399-3046.2007.00858.x
51. Sawai T, Niimi A, Takahashi H, Ueda M. Histologic study of the effect of hyperbaric oxygen therapy on autogenous free bone grafts. J Oral Maxillofac Surg. 1996;54(8):975–981. PMID: 8765387 https://doi.org/10.1016/s0278-2391(96)90396-1
52. Juang JH, Hsu BR, Kuo CH, Uengt SW. Beneficial effects of hyperbaric oxygen therapy on islet transplantation. Cell Transplant. 2002;11(2):95– 101. PMID: 28853948 https://doi.org/10.3727/096020198389825
53. Solmazgul E, Uzun G, Cermik H, Atasoyu EM, Aydinoz S, Yildiz S. Hyperbaric oxygen therapy attenuates renal ische mia/reperfusion injury in rats. Urol Int. 2007;78(1):82–85. PMID: 17192739 https://doi.org/10.1159/000096941
54. Rubinstein I, Abassi Z, Milman F, Ovcharenko E, Coleman R, Winaver J, et al. Hyperbaric oxygen treatment improves GFR in rats with ischaemia/ reperfusion renal injury: a possible role for the antioxidant/oxidant balance in the ischaemic kidney. Nephrol Dial Transplant. 2009;24(2):428–436. PMID: 18799609 https://doi.org/10.1093/ndt/gfn511
55. Ramalho RJ, de Oliveira PS, Cavaglieri RC, Silva C, Medeiros PR, Filho DM, et al. Hyperbaric oxygen therapy induces kidney protection in an ischemia/reperfusion model in rats. Transplant Proc. 2012;44(8):2333–2336. PMID: 23026586 https://doi.org/10.1016/j.transproceed.2012.07.020
56. Silveira MR, Margarido MR, Vanni JC, Nejo JR, Castro-e-Silva O. Effects of hyperbaric oxygen therapy on the liver after injury caused by the hepatic ischemia-reperfusion process. Acta Cir Bras. 2014;29(Suppl 1):29–33. PMID: 25185053 https://doi.org/10.1590/s0102-86502014001300006
57. Özden TA, Uzun H, Bohloli M, Toklu AS, Paksoy M, Simsek G, et al. The Effects of hyperbaric oxygen treatment on oxidant and antioxidants levels during liver regeneration in rats. Tohoku J Exp Med. 2004;203(4):253–265. PMID: 15297730 https://doi.org/10.1620/tjem.203.253
58. Tolentino EC, Castro e Silva O, Zucoloto S, Souza ME, Gomes MC, Sankarankutty AK, et al. Effect of hyperbaric oxygen on liver regeneration in a rat model. Transplant Proc. 2006;38(6):1947– 1952. PMID: 16908331 https://doi.org/10.1016/j.transproceed.2006.06.066
59. Sheikh AY, Gibson JJ, Rollins MD, Hopf HW, Hussain Z, Hunt TK. Effect of hyperoxia on vascular endothelial growth factor levels in a wound model. Arch Surg. 2000;135(11):1293–1297. PMID: 11074883 https://doi.org/10.1001/archsurg.135.11.1293
60. Kaelin CM, Im MJ, Myers RA, Manson PH, Hoopes JE. The effects of hyperbaric oxygen on free flaps in rat. Arch Surg. 1990;125(5):607–609. PMID: 2331219 https://doi.org/10.1001/archsurg.1990.01410170053011
61. Lv H, Han CH, Sun XJ, Liu WW. Application of hyperbaric oxygen in liver transplantation. Med Gas Res. 2016.6(4):212–218. PMID: 28217293 https://doi.org/10.4103/2045- 9912.196903
62. Ueno S, Tanabe G, Kihara K, Aoki D, Arikawa K, Dogomori H, et al. Early postoperative hyperbaric oxygen therapy modifies neutrophile activation. Hepatogastroenterology. 1999;46(27):1798–1799. PMID: 10430348
63. Suehiro T, Shimura T, Okamura K, Okada T, Okada K, Hashimoto S, et al. The effect of hyperbaric oxygen treatment on postoperative morbidity of left lobe donor in living donor adult liver transplantation. Hepatogastroenterology. 2008;55(84):1014–1119. PMID: 18705320
64. Castro-e-Silva O, Sankarankutty AK, Martinelli AL, Souza FF, Teixeira AC, Feres O, et al. Therapeutic effect of hyperbaric oxygen in hepatic artery thrombosis and functional cholestasis after orthotopic liver transplantation. Transplantat Proc. 2006;38(6):1913– 1917. PMID: 16908321 https://doi.org/10.1016/j.transproceed.2006.06.062
65. Mazariegos GV, O’Toole K, Mieles LA, Dvorchik I, Meza M, Briassoulis G, et al. Hyperbaric oxygen therapy for hepatic artery thrombosis after liver transplantation in children. Liver Transpl Surg. 1999;5(5):429–436. PMID: 10477845 https://doi.org/10.1002/lt.500050518
66. Grover I, Conley L, Alzate G, Lavine J, Van Hoesen K, Khanna A. Hyperbaric oxygen therapy for hepatic artery thrombosis following liver transplantation: Current concepts. Pediatr Transplantat. 2006;10(2):234–239. PMID: 16573613 https://doi.org/10.1111/j.1399-3046.2005.00415.x
67. Franchello A, Ricchiuti A, Maffi L, Romagnoli R, Salizzoni M. Hyperbaric oxygen therapy in liver transplantation; is its uselimited to the management of hepatic artery thrombosis? Transpl Int. 2010;23(9):e49–e50. PMID: 19807898 https://doi.org/10.1111/j.1432-2277.2009.00979.x
68. Kreimer F, de Araújo-Jr GC, C a m p o s J M , E u c l i d e s D M F , D’Albuquerque LAC, Ferraz ÁAB. Preliminary results of hyperbaric oxygen therapy on patients on the waiting list for liver transplantation. ABCD (SãoPaulo). 2011;24(1):48–51. http://dx.doi.org/10.1590/S0102-67202011000100010
69. Ромасенко М.В., Левина О.А., Пинчук А.В., Сторожев Р.В., Ржевская О.Н. Применение гипербарической оксигенации в комплексной терапии больных после трансплантации почки в раннем послеоперационном периоде. Трансплантология. 2011;2–3:75–79. https:// doi.org/10.23873/2074-0506-2011-0-2-3-75-79
70. Petzold T, Feindt PR, Carl UM, Gams E. Hyperbaric oxygen therapy in deep sternal wound infection after heart transplantation. Chest. 1999;115(5):1455– 1458. PMID: 10334171 https://doi.org/10.1378/chest.115.5.1455
71. Higuchi T, Oto T, Millar IL, Levvey BJ, Williams TJ, Snell GI. Preliminary report of the safety and efficacy of hyperbaric oxygen therapy for specific complications of lung transplantation. J Heart Lung Transplant. 2006;25(11):1302–1309. PMID: 17097493 https://doi.org/10.1016/j. healun.2006.08.006
72. Шабунин А.В., Митрохин А.А., Воднева М.М., Готье С.В., Попцов В.Н., Головинский С.В. и др. Гипербарическая оксигенация при трансплантации органов (клинический опыт на примере трансплантации легких). Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2016;18(S):71.
Рецензия
Для цитирования:
Левина О.А., Евсеев А.К., Хубутия М.Ш., Бабкина А.В., Шабанов А.К. Гипербарическая оксигенация в трансплантологии. Трансплантология. 2020;12(1):28-41. https://doi.org/10.23873/2074-0506-2020-12-1-28-41
For citation:
Levina O.A., Evseev A.K., Khubutiya M.Sh., Babkina A.V., Shabanov A.K. Hyperbaric oxygenation in transplantology. Transplantologiya. The Russian Journal of Transplantation. 2020;12(1):28-41. https://doi.org/10.23873/2074-0506-2020-12-1-28-41
Просмотров:
1125
