Hodnocení životaschopnosti ledvinového štěpu a metabolismu jeho buněk během strojové perfuze
Mar 14, 2022
Další informace:{0}}
Maria Irene Belliniová1,2,*, Francesco Tortorici3,4, Maria Ida Amabile2a Vito D'Andrea2
1Nemocnice Azienda Ospedaliera San Camillo Forlanini, 00152 Řím, Itálie2Katedra chirurgických věd, Univerzita Sapienza, 00152 Řím, Itálie;mariaida.amabile@uniroma1.it (MIA); vito.dandrea@uniroma1.it (VD)3National Nuclear Physics Institute, INFN, 95123 Catania, Itálie; francesco.tortorici@ct.infn.it4Katedra fyziky, Catania University, 95123 Catania, Itálie*Korespondence: m.irene.bellini@gmail.com
Abstraktní:ledvinytransplantace je zlatou léčbou konečného onemocnění ledvin. Statické chlazení je v současnosti považováno za standardní metodu konzervace, ale dynamické techniky, jako napřstrojová perfuze(MP), bylo prokázáno, že zlepšují funkci štěpu, zejména uledvinydarované dárci podle rozšířených kritérií a dárcovství po oběhové smrti. Hlavním důvodem je špatná kvalita orgánůledvinyPokud nejsou transplantovány, přesné, objektivní a spolehlivé hodnocení kvality během konzervace by mohlo přidat hodnotu a podpořit rozhodnutí lékařů. Poslanci představují nové technologie s potenciálem k posouzeníledvinaživotaschopnost a kvalita štěpu, jak v hypotermickém, tak v normotermickém scénáři. Cílem tohoto přehledu je shrnout současné nástroje pro hodnocení viability štěpu pomocí MP před implantací ve vztahu k ischemickému poškození.
Klíčová slova: ischemické reperfuzní poranění;ledvinatransplantace; konzervace orgánů
1. Úvod
ledvinytransplantace představuje zlatou léčbu konečného onemocnění ledvin (ESRD) s delší očekávanou délkou života a lepší kvalitou života ve srovnání se současnými alternativami terapií náhrady ledvin. Jedním z hlavních omezení je však nedostatek vhodných dárců orgánů, což má za následek mortalitu na čekací listině [1].
Aby se rozšířila zásobárna vhodných orgánů, transplantační komunita se postupně otevřela využití dárců po cirkulační smrti (DCD), ve kterých nastává proměnná doba teplé ischemie (WIT), tj. období nízké nebo žádné okysličení a krevní perfuze při tělesné teplotě. postihuje orgán před ochlazením při odběru orgánu [2,3]. Dalším zdrojem orgánů, který se stále více používá, jsou dárci s rozšířenými kritérii (ECD), definovaní jako jakýkoli dárce ve věku nad nebo rovný 60 let nebo nad 50 let s větším nebo rovným 2 z následujících stavů: hypertenze, kreatinin v terminálním séru rovný nebo vyšší než 1,5 mg/dl nebo úmrtí v důsledku anintrakraniálního krvácení [4].
Ačkoli je to potenciální řešení nedostatku orgánů, značná část z nich je jiná než standardníledvinyrozvinout opožděnou funkci štěpu (DGF) nebo, je-li poškození déle trvající, primární nefunkci (PNF) po transplantaci s výsledným významným rizikem morbidity a mortality pro příjemce [5].
Cílem tohoto přehledu je poskytnout náhled na důvody poškození v akutní fázi klinického ischemicko-reperfuzního poškození, pochopit mechanismy, které tyto procesy v klinickém scénáři řídí. To umožní preventivní hodnocení, které je potenciálně výhodné předvídatledvinafunkce a výběr možného kandidáta na transplantaci [6] s ohledem na vhodnou shodu dárce a příjemce a zvýšení míry využití orgánů [7].
Klikněte nacistanche deserticola ma a Cistanche pro chronické onemocnění ledvin
2. Patogeneze ischemického poranění
Od počátku klinické transplantace bylo ischemické období v důsledku nedostatku kyslíku a krevního zásobení po odběru orgánu považováno za hlavní limitující faktor ovlivňující krátkodobé i dlouhodobé výsledky [8]. Tak, počáteční přístup od Josepha Murrayho, interpreta prvního úspěšnéholedvinatransplantaci, měl zkrátit na minimum dobu ischemie, operovat ve dvou sousedních sálech. Tímto způsobem, jakmile byl orgán získán, byl okamžitě implantován do těla příjemce, dvojče dárce [9].
Pro objasnění orgánového poškození a možného poškození životaschopnosti v důsledku ischemického období je důležité podívat se na patofyziologii ischemicko-reperfuzního poranění (IRI).
Buňkametabolismuspřímo souvisí s kyslíkem a zásobováním krve, které dodává životně důležité tělo: nedostatečná perfuze v důsledku smrti dárce a proces získávání mění proto elektronový transportní řetězec v mitochondriích, energetických centrech buňky (obrázek 1).
Obrázek 1. Buňkametabolismus. Glykolýza produkuje pyruvát a NADH v cytoplazmě. V nepřítomnosti kyslíku se pyruvát redukuje na laktát (nebo na jiný fermentační produkt, jako je ethanol), který je eliminován a NAD plus je znovu využit pro pokračování glykolýzy. V přítomnosti kyslíku je pyruvát dekarboxylován a spojen s koenzymem A (CoA) za vzniku NADH. NADH daruje své elektrony mitochondriím až do konečného prvku řetězce, kterým je kyslík. Energie uvolněná NADH během transportu elektronů se využívá k výrobě ATP.
Nevyhnutelně dochází ke snížení produkce adenosintrifosfátu (ATP) s dysfunkcí sodíkovo-draslíkových a vápníkových pump, které jsou přímo závislé na ATP. Selhání čerpadel Na plus -K plus -ATPázy způsobuje zadržování sodíku v buňkách, což snižuje aktivitu čerpadel výměníku sodík-vodík (čerpadel Na plus -H plus). Stejným způsobem se kalciové pumpy (Ca2 plus -ATPázové pumpy) na endoplazmatickém retikulu také stávají nefunkčními, což omezuje zpětné vychytávání vápníku. Akumulace iontů vodíku, sodíku a vápníku v buňkách způsobuje hyperosmolaritu, která vede k proudění vody do cytoplazmy a otoku buněk s edémem orgánů. Zadržování vodíku snižuje buněčné pH, což vede k poruše enzymové aktivity a shlukování jaderného chromatinu s poškozením DNA, acidózou a změněnou syntézou proteinů [10]
Tento důkaz metabolické dysfunkce jako hnací síly IRI implikuje kritickou roli, kterou hraje ATP při zachování orgánů. Ischemický stav vyvolává anaerobnímetabolismus, což vede k nižší úrovni produkce ATP a selhání iontově výměnných kanálů souběžně s akumulací sukcinátu [11]. Tyto změny jsou doprovázeny otevřením póru mitochondriálního přechodu permeability (MPT), který disipuje mitochondriální membránový potenciál a dále zhoršuje produkci ATP [12].
Protože ATP je energetická měna buněk, zhoršená životaschopnost a poškození povede k vyčerpání ATP. To lze nepřímo měřit ze zvýšených koncentrací extracelulárního hypoxantinu, centrálního meziproduktu vmetabolismusATP; poškození buněk sekundární k depleci ATP lze tedy měřit také z extracelulárního hypoxantinu, který může snadno procházet buněčnými membránami.
S ohledem na výše uvedené zpomalení buňkymetabolismusběhem hypotermických podmínek by mohlo zachránit poškození buněk a smrtelné následky. Snížením teploty a buněčnémetabolismusSoučasně se sníží spotřeba kyslíku a rychlost vyčerpání energetických substrátů, jako je ATP. Při hypotermické teplotě (4 ◦C) je rychlost metabolismu 10 procent rychlosti normální fyziologické teploty a rychlost chemických reakcí je 40 procent rychlosti v orgánech perfundovaných při tělesné teplotě (37 ◦C), podle van' t Hoffova rovnice. Navíc Arrheniusův vztah říká, že s klesající teplotou se snižuje i tepelná excitace molekul a jejich chemické interakce [12].
Během ischemie dochází k dalším biochemickým událostem, které nepřispívají k ischemickému poškození okamžitě, ale které později aktivují kaskádu toxických událostí v době reoxygenace s reperfuzí krve a tímto způsobem zhoršují předchozí poškození tkáně.
Během reperfuze, obnovení krevního zásobení určuje modifikaci struktury kyslíku, s titulkem jediného elektronu; toto produkuje “superoxidový anion”, první reaktivní kyslíkaté druhy (ROS). Když se produkce ROS zvýší, dochází paralelně k oxidativnímu poškození, a pokud jsou mechanismy opravy buňky nedostatečné, tj. antioxidační systémy k odstranění nedostatku reaktivního meziproduktu nebo nejsou znovu implementovány, následné léze se vyvinou v glomerulární sklerózu, což určuje nevratnou ztrátu funkce za předpokladu, že že buňka přežije.
Z možných původců ROS, zejména oxidoreduktáz, by měla být zvláštní pozornost vyhrazena mitochondriálním nikotinamid adenindinukleotid hydridu (NADH) a nikotinamidadenindinukleotid fosfátu (NADPH) oxidáze. Je zajímavé, že na rozdíl od jiných enzymů, které produkují ROS sekundárně ke svému specifickému katalytickému procesu, je NADPHoxidáza ve skutečnosti jediným enzymem, jehož primární funkcí je produkovat ROS [13]. Dále zejména proledvinaprimárním původem ROS v kůře ledvin je samotná NADPH oxidáza [14,15].
Podrobněji, NADPH daruje vodíky glutathionu a thioredoxinům, které jsou zase využívány glutaredoxiny, peroxiredoxiny a glutathionperoxidázami k neutralizaci ROS se získáním redukčního potenciálu. NADPH by tedy mohl být považován za hlavního dárce redukční síly antioxidačním systémům a zachycovačů akumulace toxických reaktivních meziproduktů.
NADPH lze generovat mnoha způsoby, včetně cyklu katalyzovaného themalickými enzymy, isocitrátdehydrogenázami a folátdehydrogenázami; přesto hlavním zdrojem jsou dva enzymy oxidační větve pentózofosfátové dráhy (PPP): 6-fosfoglukonátdehydrogenáza (6PG) a enzym omezující rychlost PPP glukóza 6-fosfátdehydrogenáza (G6PD) [16 ].
3. Následky ischemického reperfuzního poškození
Klinické projevy ischemicko-reperfuzního poškození jsou různé. Patologicky ischemická akutníledvinaporanění (AKI) je charakterizováno subletálním a letálním poškozením vnitřních tubulů, zejména v proximálních tubulech. Podocyty, vysoce diferencované glomerulární epiteliální buňky ležící v nejvzdálenější vrstvě glomerulární filtrační bariéry, se zdají být náchylnější k poškození. Interdigitace podocytů se prolínají s podocyty okolních buněk a tvoří štěrbinovou membránu, která představuje konečnou ochranu, aby se zabránilo nadměrné ztrátě proteinu z glomerulárního filtrátu [17].
Jak bylo uvedeno výše, oxidační stres může způsobit buněčnou smrt; to je ve skutečnosti ukázáno v renálních tubulech pacientů s AKIledviny; pokud je poškození trvalé, ale není smrtelné, mají renální tubuly schopnost reparace a podle vlastní kapacity rezervoáru souvisí především s kvalitou samotné ledviny, tj. žijící dárce versus ECD nebo DCD, nebo mladí versus staří dárci, funkční parenchym je nahrazen fibrotickou tkání s progresí směrem k chronickému deficitu [18,19] a ztrátou filtrační kapacity.
Cistanche-nemoc ledvin
3.1. Funkce zpožděného štěpu
Funkce renálního štěpu po transplantaci je typicky definována jako okamžitá, opožděná (DGF) nebo primární nefunkčnost (PNF). Většina center definuje DGF jako požadavek na dialýzu během prvního týdne po transplantaci.
Diagnóza je založena na nízké produkci moči, pomalém poklesu hladiny kreatininu v séru a zvýšené metabolické nestabilitě. Definice funkčního DGF (f-DGF) spočívá v nepřítomnosti poklesu hladin kreatininu v séru alespoň o 10 procent každý den po tři po sobě jdoucí dny v prvním týdnu po transplantaci, ale nezahrnuje pacienty s akutní rejekcí nebo toxicitou inhibitoru kalcineurinu. je prokázána biopsií [20].
Poškození podocytů v tubulech, známé také jako akutní tubulární nekróza (ATN), způsobené především IRI, je považováno za hlavní příčinu DGF po transplantaci [21]. DGF má vliv na krátkodobé i dlouhodobé výsledky, zvyšuje riziko akutní rejekce (AR), zjizvení parenchymu a sníženou funkci štěpu a přežití. Má také významné náklady na hospitalizaci s vyšší celkovou morbiditou příjemců [6]. Míry DGF typicky postihují jednu třetinu zemřelého dárceledvinatransplantace [22] a jsou závislé na vnitřní kvalitě orgánu, s obecně nižším výskytem u vysoce kvalitních orgánů, jako jsou například orgány odebrané od žijících dárců [23].
3.2. Akutní odmítnutí
Účinky orgánové ischemie, jmenovitě ztráta ATP a zvýšená produkce ROS sekundární k anaerobnímetabolismus,vést k akumulaci kyseliny mléčné, špatné funkci Na plus/K plus ATPáz a oxidačnímu poškození. Navíc stres pocházející z krevní reperfuze poraněné tkáně by mohl paradoxně zhoršit tvorbu ROS a celkové množství intracelulárního poškození, proto IRI může zvýšit rychlost zánětlivé odpovědi v důsledku buněčné smrti uvolňující chemokiny a další toxické molekuly. Toto intracelulární uvolňování je cíleno jako hrozba pro organismus receptory vrozeného imunitního systému, které aktivují zánětlivé buňky a mediátory. Orgány s trvalým ischemickým poškozením jsou tedy také napadány imunitním systémem se synergickým negativním účinkem na obnovu štěpu. Ve skutečnosti existuje důkaz, že zánět vzniklý jako důsledek poškození IRI může zhoršit funkční zotavení a může stimulovat dendritické buňky ke zralosti, zachycovat antigen tkáně štěpu a migrovat do lymfatického systému. V této situaci obvyklá cesta obecně zahrnuje prezentaci antigenu T buňkám s aktivací adaptivního imunitního systému a trvalou imunitní reaktivitou, známou jako AR proti transplantovanýmledvina, a to jak ve formě humorálních a/nebo buněčných složek [24].
4. Techniky konzervace
4.1. Statické chladírenské skladování
Uchování orgánů spoléhá na studené statické skladování (SCS), aby se minimalizovalo poškození mimo tělo od odběru a až do transplantace, kdy revaskularizace krví příjemce přivede orgán zpět do normálních metabolických podmínek [8]. Tento způsob uchování představuje nejvíce celosvětově běžně používaná metoda kvůli její jednoduchosti a relativně nízkým souvisejícím nákladům [25]. Prakticky na místě vyhledávání jeledvinaje propláchnut studeným konzervačním roztokem k odstranění krve a ochlazen; poté se skladuje v roztoku obklopeném drceným ledem.
V obchodě je k dispozici několik konzervačních řešení, všechna se stejným společným principem pro omezení a potenciálně prevenci výše popsaného poškození tkáně sekundárního k ischemickému poškození. Základní receptura je přítomnost nepropustného účinku proti edému a zajištění stability buněčného skeletu, stejně jako pufru s vyváženým složením elektrolytů, aby se zabránilo akumulaci intracelulární acidózy a dále minimalizovalo otoky buněk. Koncentrace sodíku a draslíku jsou variabilní a podle toho, která hladina elektrolytu je vyšší, jsou klasifikovány jako extracelulární, respektive intracelulární [26].
Konzervace za studena je založena na principu, že chlazení orgánu inhibuje enzymatické procesy a škodlivé účinky anaerobní fáze; snížením teploty o 10 ◦C dojde ke 2–3-násobnému poklesu buněkmetabolismusprobíhá paralelně, což vede k pomalejšímu vyčerpání ATP [27], a proto umožňuje buňce přežít delší dobu mimo lidské tělo. Zásoby ATP v orgánech se vyčerpávají skladováním v chladu, a přestože hypotermie ruší některé škodlivé účinky deplece ATP [14], dochází ke zvýšení poškození endotelu štěpu a zánětlivých reakcí, jejichž stupeň souvisí s délkou doby skladování v chladu [9]. .
Cistanche-funkce ledvin
4.2. Dynamická konzervace
Koncept dynamické konzervace spočívá v mechanismu aktivní perfuze orgánu versus roztok statické konzervace při skladování s drceným ledem. Podle nastavení teploty jsme mohli rozlišit především dva různé scénáře: hypotermický normotermickýstrojová perfuze. Jsou stále více přijímány, zejména pro orgány získané z DCD a ECD. Nedávná metaanalýza systematicky přezkoumávala důkazy o životaschopnosti a incidenci reperfuzního poškození vledvinyzachovány s MP versus SCS [25], což ukazuje na lepší výsledky oproti SCS, konkrétně snížení DGF a PNF a zvýšení 1-letého přežití štěpu.
Cílem dynamické konzervace pomocí MP je usnadnit obnovu buněkmetabolismus, naopak narušena SCS. Kromě toho existuje možnost přímo modifikovat perfuzní tekutinu pomocí orgánově řízených rekondičních terapií. V tomto jedinečném scénáři, vytvořením izolované ex vivo platformy s ametabolicky aktivním orgánem, by terapie zaměřené na ischemicko-reperfuzní poškození v reálném čase mohly být dodány přímo do orgánu a omezit systémovou expozici příjemce. V tomto ohledu byly kromě zavádění kyslíku [28] v nedávné předklinické studii popsány další léky jako prostaglandin, antibiotika, bikarbonát a heparin a také mezenchymální buňky [29].
4.2.1. PodchlazenýStrojová perfuze
PodchlazenýStrojová perfuze(HMP) je založen na kontinuálním toku konzervačního roztoku, který je recirkulován ve sterilním okruhu při hypotermických teplotách, tj. mezi 4 a 7 ◦C [6]. Perfuze pumpovala přímo doledvinapodporuje úplné vymytí krve a sraženin, čímž zlepšuje pronikání složek perfuzního roztoku do parenchymu. Dynamika toku navíc umožňuje hodnocení životaschopnosti v reálném čase a potenciální poskytování substrátů pro udržení tematické aktivity, jako jsou farmakologická činidla nebo živiny.
Aktivní čerpadlo konzervačního roztoku je v protikladu ke statické povaze chlazení. To také umožňuje aktivnější zásah lékaře do monitorování poškození orgánů během ischemické fáze a případně zásah k rekondici poranění, pokud je rozpoznán [8]. V případě SCS, HMP zpomaluje buňkumetabolismussnížení požadavků na kyslík a vyčerpání ATP. Další výzkum se zaměřuje na vazoprotektivní účinek HMP tím, že potenciálně udržuje hemodynamickou stimulaci endotelu, snižuje vazospasmus, usnadňuje expresi protektivních genů závislých na průtoku a udržuje průchodnost cévního řečiště [30–32]. V tomto ohledu se použití pulzního toku u HMP zdá být důležitým faktorem v účincích HMP oproti nepulzujícímu toku, aby byly zajištěny výhody HMP ve srovnání s SCS [6]. Parametry dynamiky perfuze související s průtokem perfuzátu skrzledvinaa běžně používané v klinické praxi jsou rychlost pulsní pumpy, teplota perfuzátu, perfuzní tlak (systolický, diastolický a střední tlak), index průtoku perfuze (PFI) a intraparenchymální vaskulární rezistence.
Důkazy zkoumající analýzu perfuzátu z HMPledvinyve srovnání s výplachem roztok z ledvin uložených v SCS prokázal, že po HMP mají ledviny významně sníženou expresi prozánětlivých cytokinů ve srovnání s kontrolami SCS, což poskytuje potenciální mechanismus pro HMP umožňující snížení aktivace leukocytů a snížení zánětu aktivovaného IRI během reperfuze [33]. . Zbývá však zjistit celkový účinek HMP, protože mohou být prozkoumány další složky pro další potenciální přínos. Například nedávná randomizovaná kontrolovaná studie [28] prokázala, že přídavek aktivního kyslíku do perfuzátu vede k příznivému účinku oproti HMP pouze u ledvin získaných od dárců ve věku 50 let nebo starších nebo po oběhové smrti. Zlepšení eGFR za 12-měsíc v transplantovaných ledvinách podstupujících okysličování během HMP vede ke skutečným šancím na rekondici před transplantací a aktivně kontrastuje s ischemickým poškozením v důsledku anaerobní buňkymetabolismus.
Kromě schopnosti monitorovat dynamiku perfuze lze z cirkulujícího perfuzátu odebírat vzorky na úroveň biomarkerů poškození a poranění. V obou případech byla dynamika perfuze a biochemická analýza perfuzátu popsána při hodnocení životaschopnosti orgánů a vhodnosti pro transplantaci orgánů [34].
4.2.2. NormotermníStrojová perfuze
NormotermníStrojová perfuze(NMP) si klade za cíl udržovat orgán pod fyziologickým teplotním nastavením, aby bylo umožněno pokračování biochemických procesů inherentních buněčnýmmetabolismus, mimo lidské tělo. Ex vivo NMP je třeba odlišit od in situ normotermní regionální perfuze, která spočívá v použití mimotělní membránové okysličení u dárců po oběhové smrti, ale s orgány stále v těle dárce
Kontinuální perfuzeledvinapři vyšších teplotách (34–37 ◦C) s dodávkou živin a kyslíku má tu výhodu, že se vyhýbá hypotermickému poškození a hypoxii, takže se zdá, že NMP vytváří fyziologickější prostředí při zachování ledvin. Kromě toho může také pomoci zotavení a zabránit dalšímu poranění před reperfuzí lidskou krví [35]. Pokud jde o případ HMP, dynamická konzervace pomocí NMP přímo ukazuje svou převahu ve srovnání s SCS v klinických i experimentálních nastaveních [36,37].
Cistanche-renální funkce
Pro obnovení úplnosti buněčného metabolismu během konzervace a před vlastní transplantací štěpu a jeho prokrvení krví příjemce je nutné zásobit orgán živinami a kyslíkem, proto je nutný nosič kyslíku, obvykle červené krvinky. Existuje stále více důkazů o acelulárních perfuzátech, jako jsou ty, které využívají přenašeče kyslíku na bázi hemoglobinu, které by mohly představovat nákladově efektivní alternativu [38].
Při normotermii a za přítomnosti kyslíku celulárnímetabolismusse obnoví, což znamená vyšší pravděpodobnost posouzení jak orgánového poškození, tak i zbytkové funkce [27]. Například celkový makroskopický aspekt, stejně jako průtok perfuze a produkce moči představují stále častěji používané skóre k predikci funkčnosti štěpu po transplantaci [36]. .
V současnosti většina dostupných důkazů zkoumá normotermníledvinaperfuze během krátké doby (obvykle 1 h) před transplantací, kvůli neustálé potřebě doplňovat roztok živinami a přísadami a případně nahrazovat exkreční produktymetabolismusbuněk. Existuje také popis lidských ledvin, které se nepovažují za transplantovatelné, které byly normotermicky perfundovány po dobu 24 hodin prostřednictvím okruhu recirkulace moči [39].
Prakticky po odběru je ledvina propláchnuta studeným perfuzním roztokem a buď okamžitě perfundována na přenosnémstrojová perfuzezařízení, nebo přepraveno pomocí přechodně SCS zpět do přijímající nemocnice k perfuzi na místě. Ex vivo NMP byla zahájena [40] pomocí pediatrického kardiopulmonálního bypassu a membránového oxygenátoru, kterýledvinas okysličenými červenými krvinkami suspendovanými v krystaloidu při 37 ◦C. Pokud jde o případ HMP, parametry dynamiky perfuze umožňují posouzení životaschopnosti a makroskopický vzhled perfuze a produkce moči poskytuje informace o funkčním stavu parenchymu [41]. Kromě schopnosti monitorovat dynamiku perfuze lze cirkulující perfuzát (nebo moč) odebírat na úrovně biomarkerů poškození a poranění.
5. Posouzení životaschopnosti pomocí Machine Perfusion
S progresivním nárůstem komorbidit (diabetes, metabolický syndrom, ischemická choroba srdeční) ovlivňujících kandidáty na čekací listinu [42] as nimi spojenými celkovými riziky rozvoje pooperačních komplikací, spolu se stárnutím populace ESRD, se nepříznivé důsledky morbidity spojené s špatná funkčnost implantovaného štěpu by mohla mít různé prahy přijatelnosti rizika pro různé příjemce [43]. Jinými slovy, znalost rizika rozvoje špatné funkce štěpu v reálném čase během konzervačního procesu, s možností také změřit poškozenou entitu, stejně jako její možné zotavení s nebo bez obnovy, by poskytlo další objektivní informace pro výběr konkrétní příjemce pro konkrétníholedvinaa tak usilovat o lepší shodu mezi dárcem a příjemcem ve snaze neustále rozšiřovat fond dárců orgánů. Tabulka 1 představuje přehled nejrozšířenějších metod hodnocení životaschopnosti ledviny během konzervace pomocí MP (od nejnovějších po starší až do roku 2000).
Tabulka 1. Parametry hodnocení životaschopnosti během ex-situStrojová perfuze. Legenda: AAP: alanin aminopeptidáza; ATP: adenosintrifosfát; DBD: dárce po mozkové smrti; COR: řízené okysličené přehřívání; DCD: dárce po srdeční smrti; ECD: dárce rozšířených kritérií; FABP: protein vázající mastné kyseliny; FMN: flavinový mononukleotid; GFR: rychlost glomerulární filtrace; GST: glutathion S-transferáza; HMP: hypotermická strojová perfuze; H-FABP: protein vázající mastné kyseliny srdečního typu; IL: interleukin; LPOP: produkty peroxidace lipidů; LDH: laktátdehydrogenáza; KIM-1:ledvinamolekula poranění-1;MDA: malondialdehyd; mRNA: messenger RNA; miRNA: mikroRNA; NAD: nikotinamid adenin dinukleotid; NAG:N-acetyl-D-glykosaminidáza; NGAL: lipokalin spojený s neutrofilní gelatinázou; NMP: normotermní strojová perfuze;SNM: subnormotermnístrojová perfuze; TBARS: látky reaktivní s kyselinou thiobarbiturovou.
Seznam důkazů v dostupných nástrojích je uveden níže:
(1) Během NMP je k dispozici makroskopický vzhled perfundovaného štěpu: skóre hodnocení kvality (QAS) je založeno na makroskopickém vzhledu, průměrném průtoku krve ledvinami a celkovém výdeji moči [41].Ledvinyjsou hodnoceny 1–5, přičemž 1–3 skóre je považováno za vhodné pro transplantaci: skóre 1 označuje nejmenší poranění a 5 je nejzávažnější. Podrobněji se skóre vytváří kombinací parametrů hodnocení perfuze do 60 minut od začátku : stupeň I, vynikající perfuze nebo celkový růžový vzhled; stupeň II, mírná perfuze se skvrnitým růžovým/fialovým vzhledem, která buď přetrvává, nebo se zlepšuje během NMP; stupeň III, špatná perfuze, skládající se z globálního skvrnitosti a purpurově/černého vzhledu neustále v NMP. Kromě toho jsou prahové hodnoty průtoku krve ledvinami (<50 ml="" per="" min="" per="" 100="" g)="" and="" total="" urine="" output=""><43 ml="" per="" min="" per="" 100="" g)="" give="" additional="" single="" points="" each="" to="" be="" combined="" with="" the="" macroscopic="" grades="" (i-iii)="" for="" the="" final="" assessment="">
(2) Hodnoty tlaku, průtoku a odporu měřené během MP se používají jako hodnotitelé životaschopnosti, i když je nelze považovat za samostatná kritéria, protože jejich relativní prediktivní hodnota je nízká. Důvodem pro použití perfuzních parametrů je samotná struktura renálního vaskulárního systému, velmi bohatého na kapilární síť s filtrační funkcí [77]. Uvolnění vazokonstriktorů z této kapilární sítě (jednovrstvý endotel) po ischemických a zánětlivých inzultech podmiňuje akumulaci erytrocytů a mikrotrombózu, což nakonec vede ke snížení průtoku a zvýšení odporu štěpu [26]. Kromě toho je hypoxie přímo zodpovědná za aktivaci endotelových buněk, synergicky podporuje prokoagulační a prozánětlivý fenotyp ledvinové vaskulatury s následným narušením průtoku krve a zvýšenou infiltrací leukocyty s dalším poklesemledvinafunkce. Na tomto základě zvýšená renální vaskulární rezistence a nízký intraparenchymální průtok jsou projevy poškození tkáně.
(3) Spotřeba glukózy: rozdíl mezi koncentrací arteriálního přítoku a venózního odtoku může odhadnout aerobní dýchání a energetickou aktivituledvinabuňky. Bylo popsáno několik způsobů měření spotřeby glukózy, včetně metabolických profilů pomocí neinvazivní MR spektroskopie [78]. Důvod spočívá v odhadu životaschopnosti buněk z hlediska jejich metabolického využití zdrojů uhlohydrátové energie, jak k tomu fyziologicky dochází, když je orgán v lidském těle. Vzorec metabolického vypínání je typický pro ledviny trpící oxidačním stresem a posunující se k anaerobní produkci energie, zatímco renální perfuze klesá.
(4) Spotřeba kyslíku: koncentrace kyslíku v krvi se měří za účelem nepřímého posouzení mitochondriální aktivity: existuje lineární vztah mezi reabsorpcí Na plus a spotřebou kyslíku, ve skutečnosti je reabsorpce Na plus zprostředkována energeticky závislým (Na plus /K plus ATP-pump) proces [12]. Nedávné studie ukázaly, že podávání kyslíku během HMP zvyšuje spotřebu kyslíku z buněk a zlepšujeledvinafunkce (GFR) v transplantovaných ledvinách [28]. V současnosti se používá celá řada vzorců, které se liší v parametrech, které je třeba vzít v úvahu [55]. Samostatně je důležité odhadnout výpočet podle teplotního rozsahu, jak již bylo ve skutečnosti zmíněno, buňkametabolismusje zpomalován sníženou teplotou, proto je potřeba kyslíku při podchlazení jiná než při tělesné teplotě; spotřeba kyslíku během NMP je navíc závislá na koncentracích kyslíku nabízených samotné ledvině [79].
(5) Měření finálních produktů glykolýzy. Nedostatek kyslíku způsobuje hromadění zvláštních metabolitů [80]: sukcinát/pyruvát, NADH, laktát (obr. 1). Měření poškození tkáně a odhadovaný anaerobní metabolismus je hlavním rysem v rámci ischemických orgánů, s korelací s rozsahem doby teplé ischemie, jako například v případě DVD.
(6) Měření vyčerpání ATP nebo poměru ATP/ADP jako klíčová funkce pro určení ifcellmetabolismusje převážně oxidativní nebo glykolytický. S blokem Na plus/K plus ATPáz je přítok volného Ca2 plus do buněk a aktivace fosfolipáz přímými důsledky poklesu produkce ATP [12]. Dalším nepřímým efektem je také zvýšená koncentrace přechodných kovů jako volného železa, protože jeho vazba na nosné proteiny (transferin, feritin) je inhibována i vyčerpáním energie. V této situaci také dochází k aktivaci kaskády volných kyslíkových radikálů, což vytváří začarovaný kruh, ve kterém se také zvyšuje produkce oxidu dusnatého (NO), což je další běžně používané měření životaschopnosti buněk [81]. NO má také přímý vliv na vazokonstrikci, tedy souvisí s dynamikou perfuze.
(7) Životaschopnostledvinaběhemstrojová perfuzelze také měřit odběrem vzorků perfuzátu na biomarkery buněčného poškození [82]. V hypotermickém prostředí se nejčastěji používají glutathion S-transferáza (GST), jako celková-GST (t-GST) nebo její izoformy (alfa-GST a pi-GST), protein vázající mastné kyseliny (FABP), laktátdehydrogenáza (LDH) a hladiny laktátu. V normotermickém scénáři jsou nejpoužívanější lipokalin spojený s neutrofil-gelatinázou (NGAL) a endotelin-1 [39,83].
(8) Mikrodialýza: technika odběru vzorků tkáně využívající malou (normálně 600 µm průměr) sondu se semipermeabilní membránou na špičce. Vnitřek membrány je perfundován, aby se udržoval koncentrační gradient napříč membránou mezi extracelulární tekutinou a sondou. To vytváří proud dialyzátu zrcadlící tkáňové koncentrace analytů, jako je například glukóza a laktát. V literatuře existují důkazy o monitorování in vivo v reálném čase, které prokazují, že použití online mikrodialýzy může poskytnout informace o metabolickém stavu orgánů během konzervace [84].
(9) Profilování mRNA: defektní postreperfuzní metabolická obnova přímo souvisí s incidentem opožděné funkce štěpu a existují důkazy o některých ischemií indukovaných metodách, které by mohly být použity jako prediktory poškození tkáně [85]. Specifická mRNA exprese několika glykolytických a glukoneogenních enzymů by mohla hodnotit renální glukózumetabolismusnebo stupeň zánětu a produkce cytokinů, sekundární k ischemickému poškození.
(10) Hladiny flavinmononukleotidu (FMN) v acelulárním perfuzátu po 30 minutách hypotermické perfuze jako výsledek poškozených mitochondrií uvolňujících svůj obsah do cytoplazmy [44]. Fyziologicky je FMN nekovalentně vázána na podjednotku mitochondriálního komplexu I a její disociace s uvolněním na cytoplazmatické úrovni je efektem ischemického poškození, kdy je poškozen MPT, s produkcí ROS a zvýšenou toxicitou [86] .
Příznaky selhání ledvin Cistanche
6. Závěry
Rozvoj technologie dynamické orgánové perfuze významně zvýšil možnost hodnocení parenchymálních buněkmetabolismusběhem konzervace, a tak nabízí další nástroj ke zvážení životaschopnosti orgánů, zejména u orgánů získaných z širších kritérií přijatelnosti, tj. ECD a DCD. Tímto způsobem existuje důkaz o konkrétní šanci rozšířit fond orgánů prostřednictvím různých přístupů MP, přizpůsobením každého parametru konzervace (teplota, dodávka kyslíku a/nebo živin, umístění) každému různému orgánu na základě předpokládané ischemické poškození.
Už samotný koncept dynamické konzervace je pro varhany přínosnýmetabolismus,přímé ovlivnění renální mikrovaskulatury a tím zpomalení výsledné ischemické vazokonstrikce. To lze odhadnout pomocí perfuzních parametrů zvýšené renální rezistence a zhoršeného intraparenchymálního průtoku. Kromě toho několik nepřímých metod, jako je spotřeba kyslíku a glukózy, deplece/produkce ATP, koncentrace laktátu a biomarkerů, by mohlo poskytnout pohled na aktuální energetický stav orgánu, aby bylo možné dále stimulovat rekondiční zásahy. Dosud však chybí úplné pochopení mechanismů regulujících poškození ischemických buněk, a proto není k dispozici úplné posouzení životaschopnosti během dynamické orgánové perfuze.
Souhrnně lze říci, že čím více informací souvisejících s hodnocením životaschopnosti během uchování orgánu je poskytnuto, protože v případě MP ve srovnání s SCS je nejvyšší přesnost předpovědi budoucí funkce daného štěpu. Jsou zaručeny další studie ke snížení nevhodného poklesu nabídky orgánů, případně integrující multidisciplinární přístup k doplnění klinických nebo omických dat o proměnné zkoumané pomocí technologie MP.
Autorské příspěvky: Konceptualizace, MIB a VD; metodika, MIB; zdroje, MIB, FT a MIA; zpracování dat, MIB a FT; psaní – příprava původního návrhu, MIB; psaní – recenze a editace, FT, MIA a VD; dozor, VD; získání finančních prostředků, VD Všichni autoři si přečetli publikovanou verzi rukopisu a souhlasili s ní.
Financování: Tento výzkum byl podpořen univerzitou Sapienza v Římě.
Prohlášení Institutional Review Board: Studie spadá do kategorie výzkumu prostřednictvím použití publikovaných dat existujících databází, které na základě kritérií Health Research Authority nevyžadují proporcionální nebo úplné etické přezkoumání a schválení.
Prohlášení o informovaném souhlasu: Neuplatňuje se.
Prohlášení o dostupnosti dat: Údaje podporující tuto recenzi jsou uvedeny v celém textu.
Střet zájmů: Autoři neprohlašují žádný střet zájmů.
Zkratky
akutní odmítnutí AR
AKI akutníledvinazranění
ATN akutní tubulární nekróza
ATNATP adenosin-trifosfát
Dárcovství DCD po oběhové smrtiDGF opožděná funkce štěpu
ECD dárce rozšířených kritérií
ESRD konečné stadium renálního onemocnění
G6PD 6-fosfátdehydrogenáza
MPstrojová perfuze
HMP hypotermická strojová perfuze
MPT přechod mitochondriální permeability
NADH nikotinamid adenindinukleotid hydrid
NADPH adenindinukleotid fosfát
NMP normotermnístrojová perfuze
BEZ oxidu dusnatého
6PG 6-fosfoglukonát dehydrogenáza
PFI index průtoku perfuze
PNF primární nefunkční PPP pentóza fosfátová dráha
Skóre hodnocení kvality QAS
ROS reaktivní formy kyslíku
Statický chladírenský sklad SCS
WIT teplý ischemický čas
Reference
1. Wolfe, RA; Ashby, VB; Milford, EL; Ojo, AO; Ettenger, RE; Agodoa, LY; Held, PJ; Port, FK Srovnání úmrtnosti u všech pacientů na dialýze, pacientů na dialýze čekajících na transplantaci a příjemců první kadaverózní transplantace. N. Engl. J.Med. 1999, 341, 1725–1730. [CrossRef] [PubMed]
2. Kami ´nska, D.; Koscielska-Kasprzak, K.; Chudoba, P.; Hało 'n, A.; Mazanowska, O.; Gomółkiewicz, A.; Dzi ˛egiel, P.; Drulis-Fajdasz,D.; Myszka, M.; Lepiesza, A.; a kol. Vliv eliminace teplé ischemie naledvinaporanění během transplantace – klinické a molekulární studie. Sci. Rep. 2016, 6, 36118. [CrossRef] [PubMed]
3. Peters-Sengers, H.; Houtzager, JHE; Heemskerk, MBA; Idu, MM; Minnee, RC; Klaasen, RW; Joor, SE; Hagenaars, JAM; Rebers, PM; Van Der Heide, JJH; a kol. Hemodynamika dárce DCD jako prediktor výsledku po transplantaci ledviny. Arab.Archeol. Epigr. 2018, 18, 1966–1976. [CrossRef] [PubMed]
4. Přístav, FK; Bragg-Gresham, JL; Metzger, RA; Dykstra, DM; Gillespie, BW; Young, EW; Delmonico, FL; Wynn, JJ; Merion,RM; Wolfe, RA; a kol. Charakteristiky dárce spojené se sníženým přežitím štěpu: Přístup k rozšíření souboru dárců ledvin1. Transplantace 2002, 74, 1281–1286. [CrossRef] [PubMed]
5. Lam, NN; Boyne, DJ; Quinn, RR; Austin, PC; Hemmelgarn, BR; Campbell, P.; Knoll, GA; Tibbles, LA; Yilmaz, S.; Quan, H.; a kol. Mortalita a nemocnost vledvinyPříjemci transplantace se selháním štěpu: Shodná kohortová studie. Umět. J. KidneyHealth Dis. 2020, 7, 2054358120908677. [CrossRef]
6. Bellini, MI; Charalampidis, S.; Herbert, PE; Bonatsos, V.; Crane, J.; Muthusamy, A.; Dor, FJMF; Papalois, V. Cold PulsatileStrojová perfuzeversus statické chladové úložiště při transplantaci ledviny: zkušenost jediného centra. BioMed Res. Int. 2019, 2019, 7435248. [CrossRef]
7. Sung, RS; Christensen, LL; Leichtman, AB; Greenstein, SM; Vzdálený, DA; Wynn, JJ; Stegall, MD; Delmonico, FL; Port, FK Rozhodující faktory vyřazení ledvin dárců s rozšířenými kritérii: Dopad biopsie a strojové perfuze. Arab. Archaeol. Epigr.2008, 8, 783–792. [CrossRef]
8. Bellini, MI; D'Andrea, V. Konzervace orgánů: Jaká teplota pro který orgán? J. Int. Med Res. 2019, 47, 2323–2325.[CrossRef]
9. Murray, JE Úvahy o první úspěšné transplantaci ledviny. Svět J. Surg. 1982, 6, 372–376. [CrossRef]
10. Wu, M.-Y.; Yiang, G.-T.; Liao, W.-T.; Tsai, AP-Y.; Cheng, Y.-L.; Cheng, P.-W.; Li, C.-Y. Současné mechanické koncepty u ischemických a reperfuzních poranění. Buňka. Physiol. Biochem. 2018, 46, 1650–1667. [CrossRef]
11. Chouchani, ET; Pell, VR; Gaude, E.; Aksentijevič, D.; Sunder, SY; Robb, EL; Logan, A.; Nadtochiy, SM; Ord, EN; Smith, AC; a kol. Ischemická akumulace sukcinátu řídí reperfuzní poškození prostřednictvím mitochondriálních ROS. Nature 2014, 515, 431–435.[CrossRef] [PubMed]
12. Bellini, MI; Yiu, J.; Nozdrin, M.; Papalois, V. Vliv konzervační teploty na ATP jater, ledvin a slinivky břišní na zvířecích a preklinických lidských modelech. J. Clin. Med. 2019, 8, 1421. [CrossRef] [PubMed]
13. Chen, S.; Meng, X.-F.; Zhang, C. Role NADPH oxidázou zprostředkovaných druhů reaktivního kyslíku při poranění podocytů. BioMed Res. Mezinár.2013, 2013, 1–7. [CrossRef] [PubMed]
14. Wang, D.; Chen, Y.; Chabrashvili, T.; Aslam, S.; Conde, LJB; Umans, JG; Wilcox, CS Role oxidačního stresu v endoteliální dysfunkci a zvýšené odpovědi na angiotensin II aferentních arteriol od králíků infundovaných angiotensinem II. J. Am.Soc. Nephrol. 2003, 14, 2783–2789. [CrossRef] [PubMed]
15. Wang, Y.; Branický, R.; Noë, A.; Hekimi, S. Superoxid dismutases: Dvojí role při kontrole poškození ROS a regulaci ROSsignalizace. J. Cell Biol. 2018, 217, 1915–1928. [CrossRef]
16. Fernández-Marcos, PJ; Nóbrega-Pereira, S. NADPH: Nový kyslík pro teorii stárnutí ROS. Oncotarget 2016, 7, 50814–50815.[CrossRef]
17. Shankland, SJ Odpověď podocytů na poranění: role v proteinurii a glomeruloskleróze.ledvinyInt. 2006, 69, 2131–2147.[CrossRef]
18. Chawla, LS; Kimmel, PL Akutní poškození ledvin a chronické onemocnění ledvin: Integrovaný klinický syndrom. Kidney Int. 2012, 82 516–524. [CrossRef]
19. Venkatachalam, MA; Griffin, KA; Lan, R.; Geng, H.; Saikumar, P.; Bidani, AK Akutní poškození ledvin: odrazový můstek pro progresi chronického onemocnění ledvin. Dopoledne. J. Physiol. Physiol. 2010, 298, F1078–F1094. [CrossRef]
20. Yarlagadda, SG; Coca, SG; Garg, AX; Doshi, M.; Poggio, E.; Marcus, RJ; Parikh, ČR Výrazné rozdíly v definici a diagnóze opožděné funkce štěpu: Systematický přehled. Nephrol. Vytáčení. Transplantace. 2008, 23, 2995–3003. [CrossRef]
21. De Oliveira, BD; Xu, K.; Shen, TH; Callahan, M.; Kiryluk, K.; D'Agati, VD; Tatonetti, NP; Barasch, J.; Devarajan, P. Molekulární nefrologie: Typy akutního tubulárního poranění. Nat. Rev. Nephrol. 2019, 15, 599–612. [CrossRef] [PubMed]
22. Perico, N.; Cattaneo, D.; Sayegh, MH; Remuzzi, G. Opožděná funkce štěpu při transplantaci ledviny. Lancet 2004, 364, 1814–1827.[CrossRef]
23. Bellini, MI; Courtney, AE; McCaughan, JA Transplantace ledvin od žijícího dárce zlepšuje přežití štěpu a příjemce u pacientů s vícenásobnými transplantacemi ledvin. J. Clin. Med. 2020, 9, 2118. [CrossRef] [PubMed]
24. Ponticelli, C. Vliv doby studené ischemie na výsledek transplantace ledvin. Kidney Int. 2015, 87, 272–275. [CrossRef]
25. Bellini, MI; Nozdrin, M.; Yiu, J.; Papalois, V. Strojová perfuze pro konzervaci abdominálních orgánů: Systematický přehled lidských štěpů ledvin a jater. J. Clin. Med. 2019, 8, 1221. [CrossRef]
26. Chen, Y.; Shi, J.; Xia, TC; Xu, R.; On, X.; Xia, Y. Ochranná řešení pro transplantaci ledvin: Historie, pokroky a mechanismy. Transplantace buněk. 2019, 28, 1472–1489. [CrossRef]
27. Hosgood, SA; Hunter, JP; Nicholson, ML studené ischemické poškození při transplantaci ledviny; IntechOpen: Londýn, Velká Británie, 2012.
28. Jochmans, I.; Brat, A.; Davies, L.; Hofker, HS; Leemkolk, FEMVD; Leuvenink, HGD; Rytíř, SR; Pirenne, J.; Ploeg, RJ;Abramowicz, D.; a kol. Okysličená versus standardní konzervace studené perfuze při transplantaci ledviny (COMPARE): Arandomizovaná, dvojitě zaslepená, párová studie fáze 3. Lancet 2020, 396, 1653–1662. [CrossRef]
29. Thompson, ER; Bates, L.; Ibrahim, IK; Sewpaul, A.; Stenberg, B.; McNeill, A.; Figueiredo, R.; Girdlestone, T.; Wilkins, GC; Wang, L.; a kol. Nová dodávka buněčné terapie ke snížení ischemicko-reperfuzního poškození vledvinatransplantace. Arab. Archaeol.Epigr. 2020. [CrossRef]
30. Ravaioli, M.; De Pace, V.; Angeletti, A.; Comai, G.; Vasari, F.; Baldassarre, M.; Maroni, L.; Odaldi, F.; Fallani, G.; Caraceni, P.; et al. Hypotermický okysličený nový strojový perfuzní systém při transplantaci jater a ledvin dárců s rozšířenými kritérii: První italská klinická studie. Sci. Rep. 2020, 10, 6063. [CrossRef]
31. Van Rijn, R.; Karimian, N.; Matton, APM; Burlage, LC; Westerkamp, AC; Berg, APVD; De Kleine, RHJ; De Boer, MT; Lisman, T.; Porte, RJ Duální hypotermická okysličená perfuze u jaterních transplantátů darovaných po oběhové smrti. BJS2017, 104, 907–917. [CrossRef]
32. Schlegel, A.; Kron, P.; Graf, R.; Dutkowski, P.; Clavien, P.-A. Teplé vs. studené perfuzní techniky k záchraně jaterních štěpů hlodavců. J.Hepatol. 2014, 61, 1267–1275. [CrossRef] [PubMed]
33. Zhao, D.-F.; Dong, Q.; Zhang, T. Účinky statického chladného skladování a hypotermické strojní perfuze na faktory oxidačního stresu, adhezní molekuly a proteiny transkripčního faktoru zinku před a po transplantaci jater. Ann. Transplantace. 2017,22, 96–100. [CrossRef] [PubMed]
34. De Beule, J.; Jochmans, I. Perfuze ledvin jako nástroj pro hodnocení kvality orgánů – počítáme naše kuřata, než se vylíhnou? J. Clin. Med. 2020, 9, 879. [CrossRef] [PubMed]
35. Dirito, JR; Hosgood, SA; Tietjen, GT; Nicholson, ML Budoucnost marginálníchledvinaoprava v rámci normotermstrojová perfuze. Arab. Archaeol. Epigr. 2018, 18, 2400–2408. [CrossRef]
36. Hosgood, SA; Thompson, E.; Moore, T.; Wilson, CH; Nicholson, ML Normotermní strojová perfuze pro hodnocení a transplantaci padlých lidských ledvin z dárcovství po dárcích, kteří zemřeli v oběhu. Br. J. Surg. 2018, 105, 388–394.[CrossRef]
37. Kathy, JM; Echeverri, J.; Chun, YM; Cen, JY; Goldaracena, N.; Linares, I.; Dingwell, LS; Yip, PM; John, R.; Bagli, D.; et al. Kontinuální normotermní ex vivo perfuze ledvin zlepšuje funkci štěpu při dárcovství po cirkulační smrti po transplantaci ledvin prasete. Transplantace 2017, 101, 754–763. [CrossRef]
