Значение оксигенации при машинной перфузии почки и печени

Актуальность. Трансплантация органов является оптимальным решением для пациентов в терминальной стадии многих заболеваний. Для транспортировки и сохранения донорского органа после эксплантации требуются определенные условия, включающие такие факторы, как температура, давление, консервирующий раствор. Все имеющиеся на сегодняшний день методики консервации донорских органов направлены на максимально полное сохранение функционального состояния трансплантата от момента его изъятия до имплантации и реперфузии в организме реципиента.

Цель. Целью этого обзора является обобщение актуальных сведений о результатах проведенных исследований для принятия решения о предпочтительном методе консервации органов.

Материал и методы. Проведен анализ литературных источников на английском и русском языках с 2009 по 2023 год по данной теме в базах PubMed, MEDLINE, Google Scholar. В обзоре освещены результаты доклинических (на животных моделях) и клинических исследований, а также достижения в области машинной перфузии ex-vivo с акцентом на гипотермическую машинную перфузию и модифицированную ее кислородной поддержкой, субнормотермическую машинную перфузию и нормотермическую машинную перфузию.

Результаты. Ежедневный рост количества пациентов, нуждающихся в трансплантации органа, замедляет своевременный подбор и поиск донора. Донорство органов после остановки сердца – это мнообещающий шаг в попытке преодолеть несоответствие между количеством пациентов и органов, однако при этом возрастает риск развития раннего повреждения трансплантата. Расширяются критерии отбора доноров и донорских органов, как следствие включаются пожилые доноры и неоптимальные трансплантаты, однако они менее устойчивы к ишемическому повреждению. В связи с этим появляется необходимость в долговременной инфузионной поддержке посредством аппаратной (машинной) перфузии.

Заключение. В последние годы исследования сфокусировались на альтернативных методах консервации, изучая гипотермическую, субнормотермическую и нормотермическую машинную перфузию. Использование машинной перфузии приобрело наибольшее распространение среди трансплантатов почки и показало хороший результат. Предполагается дальнейшее развитие в области изучения и усовершенстования данной методики сохранения органов, позволяющей не только транспортировать, но и улучшать функциональное состояние трансплантата.

1. Ceresa CDL, Nasralla D, Coussios CC, Friend PJ. The case for normothermic machine perfusion in liver transplantation. Liver Transpl. 2018;24(2):269-275. PMID: 29272051 https://doi.org/10.1002/lt.25000

2. Dutkowski P, Polak WG, Muiesan P, Schlegel A, Verhoeven CJ, Scalera I, et al. First comparison of hypothermic oxygenated perfusion versus static cold storage of human donation after cardiac death liver transplants: an international-matched case analysis. Ann Surg. 2015;262(5):764–770. PMID: 26583664 https://doi.org/10.1097/SLA.0000000000001473

3. Ravaioli M, De Pace V, Angeletti A, Comai G, Vasuri F, Baldassarre M, et al. Hypothermic oxygenated new machine perfusion system in liver and kidney transplantation of extended criteria donors: first Italian clinical trial. Sci Rep. 2020;10(1):6063. Erratum in: Sci Rep. 2020;10(1):14658. PMID: 32269237 https://doi.org/10.1038/s41598-02062979-9

4. Schlegel A, Muller X, Dutkowski P. Machine perfusion strategies in liver transplantation. Hepatobiliary Surg Nutr. 2019;8(5):490–501. PMID: 31673538 https://doi.org/10.21037/hbsn.2019.04.04

5. Those [2023] data are based on the Global Observatory on Donation and Transplantation (GODT) data, produced by the WHO-ONT collaboration. Available at: https://www.transplant-observatory.org/ [Accessed September 28, 2023].

6. Lüer B, Koetting M, Efferz P, Minor T. Role of oxygen during hypothermic machine perfusion preservation of the liver. Transpl Int. 2010;23(9):944– 950. PMID: 20210932 https://doi.org/10.1111/j.1432-2277.2010.01067.x

7. Hamar M, Selzner M. Ex-vivo machine perfusion for kidney preservation. Curr Opin Organ Transplant. 2018;23(3):369–374. PMID: 29697462 https://doi.org/10.1097/MOT.0000000000000524

8. Schlegel AA, Kalisvaart M, Muiesan P. Machine perfusion in liver transplantation: an essential treatment or just an expensive toy? Minerva Anestesiol. 2018;84(2):236–245. PMID: 28726360 https://doi.org/10.23736/S0375-9393.17.12016-X

9. Jochmans I, Akhtar MZ, Nasralla D, Kocabayoglu P, Boffa C, Kaisar M, et al. Past, present, and future of dynamic kidney and liver preservation and resuscitation. Am J Transplant. 2016;16(9):2545– 2555. PMID: 26946212 https://doi.org/10.23736/S0375-9393.17.12016X10.1111/ajt.13778

10. Minor T, von Horn C, Paul A. Role of temperature in reconditioning and evaluation of cold preserved kidney and liver grafts. Curr Opin Organ Transplant. 2017;22(3):267–273. PMID: 28266940 https://doi.org/10.1097/MOT.0000000000000402

11. Hameed AM, Pleass HC, Wong G, Hawthorne WJ. Maximizing kidneys for transplantation using machine perfusion: from the past to the future: a comprehensive systematic review and meta-analysis. Medicine (Baltimore). 2016;95(40):e5083. PMID: 27749583 https://doi.org/10.1097/MD.0000000000005083

12. Гуляев В.А., Журавель С.В., Новрузбеков М.С., Олисов О.Д., Луцык К.Н., Минина М.Г. и др. Увеличит ли аппаратная перфузия печени количество донорских органов, пригодных для трансплантации? Трансплантология. 2018;10(4):308–326. https://doi.org/10.23873/2074-05062018-10-4-308-326

13. Zhong Z, Lan J, Ye S, Liu Z, Fan L, Zhang Y, et al. Outcome improvement for hypothermic machine perfusion versus cold storage for kidneys from cardiac death donors. Artif Organs. 2017;41(7):647–653. PMID: 28703374 https://doi.org/10.1111/aor.12828

14. Guarrera JV, Henry SD, Samstein B, Odeh-Ramadan R, Kinkhabwala M, Goldstein MJ, et al. Hypothermic machine preservation in human liver transplantation: the first clinical series. Am J Transplant. 2010;10(2):372–381. PMID: 19958323 https://doi.org/10.1111/j.16006143.2009.02932.x

15. Schlegel A, Kron P, Dutkowski P. Hypothermic machine perfusion in liver transplantation. Curr Opin Organ Transplant. 2016;21(3):308–314. PMID: 26918882 https://doi.org/10.1097/MOT.0000000000000303

16. van Rijn R, Karimian N, Matton APM, Burlage LC, Westerkamp AC, van den Berg AP, et al. Dual hypothermic oxygenated machine perfusion in liver transplants donated after circulatory death. Br J Surg. 2017;104(7):907–917. PMID: 28394402 https://doi.org/10.1002/bjs.10515

17. Carrel A, Lindbergh CA. The culture of whole organs. Science. 1935;81:621– 623. https://doi.org/10.1126/sci-ence.81.2112.621

18. Schlegel A, Muller X, Kalisvaart M, Muellhaupt B, Perera M, Isaac J, et al. Outcomes of liver transplantations from donation after circulatory death (DCD) treated by hypothermic oxygenated perfusion (HOPE) before implantation. J Hepatol. 2019;70(1):50–57. PMID: 30342115 https://doi.org/10.1016/j.jhep.2018.10.005

19. Hosgood SA, Saeb-Parsy K, Wilson C, Callaghan C, Collett D, Nicholson ML. Protocol of a randomised controlled, open-label trial of ex vivo normothermic perfusion versus static cold storage in donation after circulatory death renal transplantation. BMJ Open. 2017;7(1):e012237. PMID: 28115329 https://doi.org/10.1136/bmjo-pen-2016-012237

20. van Golen RF, Reiniers MJ, Vrisekoop N, Zuurbier CJ, Olthof PB, van Rheenen J, et al. The mechanisms and physiological relevance of glycocalyx degradation in hepatic ischemia/reperfusion injury. Antioxid Redox Signal. 2014;21(7):1098–1118. PMID: 24313895 https://doi.org/10.1089/ars.2013.5751

21. Iskender I, Cosgun T, Arni S, Trinkwitz M, Fehlings S, Cesarovic N, et al. Cytokine filtration modulates pulmonary metabolism and edema formation dur ing ex vivo lung perfusion. J Hear Lung Transplant. 2017;S1053–2498(17)31802– 31808. PMID: 28587802 https://doi.org/10.1016/j.healun.2017.05.021

22. Reiniers MJ, van Golen RF, van Gulik TM, Heger M. Reactive oxygen and nitrogen species in steatotic hepatocytes: a molecular perspective on the pathophysiology of ischemia-reperfusion injury in the fatty liver. Antioxid Redox Signal. 2014;21(7):1119–1142. PMID: 24294945 https://doi.org/10.1089/ars.2013.5486

23. Tang D, Kang R, Zeh HJ, Lotze MT. High-mobility group box 1, oxidative stress, and disease. Antioxid Redox Signal. 2011;14(7):1315–1335. PMID: 20969478 https://doi.org/10.1089/ars.2010.3356

24. Dutkowski P, Krug A, Krysiak M, Dünschede F, Seifert JK, Junginger T. Detection of mitochondrial electron chain carrier redox status by transhepatic light intensity during rat liver reperfusion. Cryobiology. 2003;47(2):125–142. PMID: 14580847 https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2003.08.004

25. Brockmann J, Reddy S, Coussios C, Pigott D, Guirriero D, Hughes D, et al. Normothermic perfusion: a new paradigm for organ preservation. Ann Surg. 2009;250(1):1–6. PMID: 19561463 https://doi.org/10.1097/SLA.0b013e3181a63c10

26. Schlegel A, Graf R, Clavien PA, Dutkowski P. Hypothermic oxygenated perfusion (HoPe) protects from biliary injury in a rodent model of DCD liver transplantation. J Hepatol. 2013;59(5):984991. PMID: 23820408 https://doi.org/10.1016/j.jhep.2013.06.022

27. Mergental H, Perera MP, Laing RW, Muiesan P, Isaac JR, Smith A, et al. Transplantation of declined liver allografts following normothermic ex-situ evaluation. Am J Transplant. 2016;16(11):3235–3245. PMID: 27192971 https://doi.org/10.1111/ajt.13875

28. Hoyer DP, Gallinat A, Swoboda S, Wohlschlaeger J, Rauen U, Paul A, et al. Influence of oxygen concentration during hypothermic machine perfusion on porcine kidneys from donation after circulatory death. Transplantation. 2014;98(9):944–950. PMID: 25369373 https://doi.org/10.1097/TP.0000000000000379

29. Kaushik D, Roychoudhury A. Reactive oxygen species (ROS) and response of antioxidants as ROS-scavengers during environmental stress in plants. Front Environ Sci. 2014;2:53. https://doi.org/10.3389/fenvs.2014.00053

30. Monbaliu D, Vekemans K, De Vos R, Brassil J, Heedfeld V, Qiang L, et al. Hemodynamic, biochemical, and morphological characteristics during preservation of normal porcine livers by hypothermic machine perfusion. Transplant Proc. 2007;39(8):2652–2658. PMID: 17954200 https://doi.org/10.1016/j.transproceed.2007.08.009

31. Zhang J, Wang X, Vikash V, Ye Q, Wu D, liu Y, et al. ROS and ROS-Mediated cellular signaling. Oxid Med Cell Longev. 2016;2016:4350965. PMID: 26998193 https://doi.org/10.1155/2016/4350965

32. Dirkes MC, Post IJH, Heger M, van Gulik TM. A novel oxygenated machine perfusion system for preservation of the liver. Artif Organs. 2013;37(8):719– 724. PMID: 23614839 https://doi.org/10.1111/aor.12071

33. da Silvacosta Fl, Teixeira RKC, Yamaki VN, Valente Al, Silva AMF, Brito MVH, et al. Remote ischemic conditioning temporarily improves antioxidant defense. J Surg Res. 2015;200(1):105–109. PMID: 26316445 https://doi.org/10.1016/j.jss.2015.07.031

34. Zhang Q, Raoof M, Chen Y, Sumi Y, Sursal T, Junger W, et al. Circulating mitochondrial DAMPs cause inflammatory responses to injury. Nature. 2010;464:104–107. PMID: 20203610 https://doi.org/10.1038/nature08780

35. Hausenloy DJD, Yellon DDM. The therapeutic potential of ischemic conditioning: an update. Nat Rev. 2011;8(11):619–629. PMID: 21691310 https://doi.org/10.1038/nrcardio.2011.85

36. Hausenloy DJ, Iliodromitis EK, Andreadou I, Papalois A, Gritsopoulos G, Anastasiou-Nana M, et al. Investigating the signal transduction pathways underlying remote ischemic conditioning in the porcine heart. Cardiovasc Drugs Ther. 2012;26(2):87–93. PMID: 22207395 https://doi.org/10.1007/s10557-011-6364-y

37. Jamieson RW, Zilvetti M, Roy D, Hughes D, Morovat A, Coussios CC, et al. Hepatic steatosis and normothermic perfusion-preliminary experiments in a porcine model. Transplantation. 2011;92(3):289–295. PMID: 21681143 https://doi.org/10.1097/TP.0b013e318223d817

38. Oniscu GC, Randle LV, Muiesan P, Butler AJ, Currie IS, Perera MTPR, et al. In situ normothermic regional perfusion for controlled donation after circulatory death – the United Kingdom experience. Am J Transplant. 2014;14(12):2846–2854. PMID: 25283987 https://doi.org/10.1111/ajt.12927