Hypotermisk iltet (HOPE) versus Normotermic Machine Perfusion (NMP) i human levertransplantation (HOPE-NMP)

Levertransplantation har udviklet sig som grundpillen i behandlingen af ​​leversygdom i slutstadiet. Mens efterspørgslen efter organtransplantation er steget over tid, er Tysklands organdonationsrate lav sammenlignet med andre lande. De vigtigste indikationer for listeføring er 'fibrose og skrumpelever' (27 %) efterfulgt af 'alkoholisk leversygdom' (23 %) og 'maligne leversygdomme' (17 %).

Med fremkomsten af ​​den nye ventelistedødelighed følges adskillige strategier for udvidelse af donorpuljen; disse omfatter brugen af ​​levende donorer, opdeling af døde lever til to modtagere og brugen af ​​udvidede kriterier donor (ECD) allotransplantater til OLT. Disse ECD-allotransplantater udviser imidlertid dårlig tolerance over for iskæmi-reperfusion (I/R) skade, en vigtig årsag til leverskade. Som sådan er I/R-skade den underliggende årsag til graftdysfunktion i ECD-allotransplantater og påvirker negativt processen med leverregenerering under kirurgiske tilstande, herunder leverresektioner og OLT.

Maskinperfusion med iltet blod blev allerede implementeret i den første serie af 11 succesrige menneskelige OLT'er i 1960'erne. Mens den logistiske enkelhed og pålidelige ydeevne af CCS førte til, at det hurtigt blev vedtaget som standardteknikken til bevarelse af solide organer, har den øgede udnyttelse af højrisikoorganer afsløret begrænsningerne ved CCS, hvilket fremmer debatten om virkningen af ​​forskellige MP-teknikker. I dag varierer perfusionsbetingelserne meget, især inden for præklinisk forskning. Parametre, der diskuteres, omfatter forskellige temperaturer, perfusatsammensætning, påføring af perfusionsflow (kontinuerlig eller pulserende), timingen og varigheden af ​​perfusionen, startende enten ved donorstedet eller kun påført end-iskæmisk i modtagercentret. To hovedprincipper er blevet omsat til klinisk praksis i dag: hypotermisk oxygeneret perfusion (HOPE) og normotermisk MP (NMP). Sidstnævnte adskiller sig væsentligt fra HOPE, fordi allotransplantatet er perfunderet med oxygenerede røde blodlegemer eller oxygenbærere ved fysiologiske temperaturer med det formål at reducere den iskæmiske graftskade ved at minimere varigheden af ​​koldkonservering og perfekt efterligne fysiologiske forhold. Et nyligt afsluttet randomiseret kontrolleret forsøg (RCT) af Nasralla et al. beviste gennemførligheden af ​​NMP til OLT og viste en signifikant reduktion i peak AST og efterfølgende tidlig allograft dysfunktion (EAD), dog uden en signifikant forskel i transplantat- og patientoverlevelse. Senest blev en udvikling af NMP-teknikken, der tillod en 7-dages konservering af menneskelige lever med en vedvarende metabolisk funktion og en intakt leverstruktur, for nylig rapporteret af Eshmuminov et al. Baseret på den vedvarende fulde levermetabolisme under NMP, undersøger flere grupper i øjeblikket muligheden for normotermisk levedygtighedstestning. De cellulære mekanismer for organbeskyttelse ved NMP er ikke centreret omkring IRI-reduktion og rekonditionering, men IRI-forebyggelse og er helt forskellige fra koldperfusionsteknikker. Mens normotermisk maskinperfusion er mest effektiv, når den anvendes under hele organkonserveringsperioden, bliver den slutiskæmiske anvendelse af denne teknik på modtagerhospitalet mere populær.

Der er to hovedhypoteser om de underliggende mekanismer for HOPE-induceret organbeskyttelse; (I.) modulering af cellulær metabolisme (energihusholdning, mitokondriel respiration) og (II.) stimulering af det sinusformede endotellag. Selvom iltforbruget i væv er markant faldet ved 4-10 Celsius, er det ikke fuldstændigt suspenderet. Skiftet af mitokondriel metabolisme til anaerobe veje fører til udtrykt mitokondriel metabolitakkumulering under iskæmi og efterfølgende til generering af ekstreme radikale oxygenarter (ROS) gennem hurtig re-oxidation ved det tidlige reperfusionsrespiratoriske udbrud. Levering af ilt under kold konservering kan effektivt uploade cellulær energi husholdning via forskellige mitokondrielle veje. Genoplivning før implantation af organer med maskinel perfusion og ilt kan øge vævets ATP-niveauer og mindske den postiskæmiske produktion af ROS og fare-associerede molekylære mønstre (DAMP'er), hvilket efterfølgende fører til en mildnet immunrespons. Denne organkonditionerende effekt tilskrives en kontrolleret re-oxygenering, der inducerer moderat ROS-frigivelse lige før reperfusion. Disse lave niveauer af ROS er ikke kun ansvarlige for induktionen af ​​antioxidantenzymer (hæm-oxygenase, gluthathion-syntase, superoxid-dismutase), men er også ansvarlige for stimuleringen af ​​proteinmediatorer af medfødte pro-overlevelsesmekanismer. En yderligere mekanisme bag de beskyttende virkninger af dynamiske konserveringstilgange er tilstedeværelsen af ​​forskydningsspænding og som sådan kan aktiv perfusion under konserveringsfasen inducere specifikke forskydningsstressfølsomme gener, hvoraf nogle inkluderer Kruppel-lignende faktor 2 eller endotel nitrogenoxidsyntase. I øjeblikket har tre multicenter RCT'er afsluttet deres patientrekruttering, og kliniske resultater forventes for år 2021. Zürich-gruppen iværksatte en multicentrisk RCT for at vurdere virkningen af ​​HOPE på ethvert DBD-levertransplantat, inklusive retransplantationer og marginale lever, og er drevet til at vurdere større komplikationer (Clavien grad ≥III) (NCT01317342). Groningen-teamet udforsker dual HOPE (d-HOPE) teknikken i DCD-transplantater (NCT02584283), og vores egen gruppe indledte en multicentrisk RCT om HOPE i ECD-DBD-levertransplantation i 2017 (NCT03124641).

Vurdering af levedygtighed under MP kan vejlede den kliniske beslutning om, hvorvidt en lever skal accepteres til transplantation og er derfor et vigtigt redskab i udviklingen i ECD OLT. Muligheden for en pålidelig vurdering af levedygtighed anbefales som en betydelig fordel ved normotermiske perfusionsteknikker. Ved at opretholde fuld metabolisme giver NMP mulighed for at analysere flere skabere af leverfunktion og skade, herunder galdeparametre (f. galdeflow, galdeglukose, bikarbonat og pH), perfusat pH og baseoverskud, portal venøs- og hepatisk arterieflow og perfusat hepatocellulære enzymer. På trods af den reducerede metaboliske aktivitet under køleopbevaring og hypoterm leverperfusion, er der stigende evidens for, at en forudsigelse af fremtidig graftydelse efter transplantation også kan være mulig under HOPE. Analyse af det kolde perfusat under HOPE giver en unik mulighed for at identificere potentielle biomarkører, som er forbundet med forskellige post-OLT-resultater. En nylig undersøgelse, der involverede 31 humane ECD-DBD-transplantater, som oprindeligt blev afvist til transplantation, viste, at kold perfusion ikke kun forbedrer reperfusionsskader, men også muliggør vurdering af transplantatets levedygtighed. Således korrelerede 2-timers perfusat AST og lactatdehydrogenase (LDH) signifikant med top AST efter implantation. I to transplantater med en signifikant postreperfusionstransaminasefrigivelse blev et højt portalperfusionstryk noteret.

Zürich-gruppen har for nylig præsenteret en ny mitokondriel markør til at vurdere levedygtigheden af ​​hele levertransplantater under HOPE. Real-time fluorometrisk analyse af mitokondrielt flavinmononukleotid (FMN) i HOPE-perfusatet forudsagde menneskelig leverfunktion, komplikationer og grafttab før transplantation. Brugen af ​​denne surrogatparameter kunne lette korrekt klinisk beslutningstagning, om der skal accepteres eller afvises allografter i HOPE-indstillingen. Denne markør er i øjeblikket valideret i andre solide organer og også i RCT of Guarerras arbejdsgruppe. Det er vigtigt, at kvantificeringen af ​​FMN er mulig i realtid, hvilket kun kræver et spektroskop for pålideligt at forudsige transplantatoverlevelse inden for de første 30-45 minutter af HOPE. Den kliniske værdi og head-to-head sammenligning af forskellige allograft-levedygtighedsparametre i HOPE vs. NMP-indstillingen er endnu ikke udforsket i omgivelserne af en stor multicenter RCT. Med fremkomsten af ​​klinisk MP og konteksten af ​​en alvorlig donationssituation i den vestlige verden, vil det være af største klinisk betydning at identificere den mest effektive dynamiske konserveringsteknik. Mens tidligere og nuværende kliniske forsøg med DCD- og DBD-levertransplantation blev designet til at sammenligne forskellige MP-tilgange med CCS som den kliniske standard, mangler der stadig en direkte sammenligning mellem forskellige end-iskæmiske MP-teknikker (HOPE versus NMP).