Ossigenato ipotermico (HOPE) rispetto alla perfusione macchina normotermica (NMP) nel trapianto di fegato umano (HOPE-NMP)

Il trapianto di fegato si è evoluto come il cardine del trattamento per la malattia epatica allo stadio terminale. Mentre la domanda di trapianti di organi è aumentata nel tempo, il tasso di donazione di organi in Germania è basso rispetto ad altri paesi. Le principali indicazioni per l'inserimento nell'elenco sono "fibrosi e cirrosi" (27%) seguite da "malattia epatica alcolica" (23%) e "neoplasie epatiche" (17%).

Con l'avvento dell'emergente mortalità in lista d'attesa, vengono perseguite diverse strategie per l'espansione del pool di donatori; questi includono l'uso di donatori viventi, la divisione di fegati da cadavere per due riceventi e l'uso di alloinnesti di donatori a criteri estesi (ECD) per OLT. Questi alloinnesti ECD, tuttavia, mostrano una scarsa tolleranza al danno da ischemia-riperfusione (I/R), un'importante causa di danno epatico. In quanto tale, la lesione I/R è la causa alla base della disfunzione dell'innesto negli alloinnesti ECD e influisce negativamente sul processo di rigenerazione del fegato in condizioni chirurgiche comprese le resezioni epatiche e l'OLT.

La perfusione meccanica con sangue ossigenato era già stata implementata nella prima serie di 11 OLT umani di successo negli anni '60. Mentre la semplicità logistica e le prestazioni affidabili della CCS hanno portato alla sua rapida adozione come tecnica standard di conservazione degli organi solidi, il maggiore utilizzo di organi ad alto rischio ha svelato i limiti della CCS, favorendo il dibattito sull'impatto delle diverse tecniche MP. Oggi le condizioni di perfusione variano ampiamente, specialmente nella ricerca preclinica. I parametri in discussione includono le diverse temperature, la composizione del perfusato, l'applicazione del flusso di perfusione (continuo o pulsatile), la tempistica e la durata della perfusione, a partire dal sito donatore o applicata solo end-ischemica nel centro ricevente. Due principi fondamentali sono stati oggi tradotti nella pratica clinica: la perfusione ossigenata ipotermica (HOPE) e la MP normotermica (NMP). Quest'ultimo differisce significativamente da HOPE perché l'allotrapianto è perfuso con globuli rossi ossigenati o portatori di ossigeno a temperature fisiologiche con l'obiettivo di ridurre il danno ischemico del trapianto riducendo al minimo la durata della conservazione a freddo e mimando perfettamente le condizioni fisiologiche. Uno studio controllato randomizzato (RCT) recentemente completato da Nasralla et al. ha dimostrato la fattibilità dell'NMP per l'OLT e ha dimostrato una significativa riduzione del picco di AST e la successiva disfunzione precoce dell'allotrapianto (EAD), tuttavia senza una differenza significativa nella sopravvivenza dell'innesto e del paziente. Più recentemente, uno sviluppo della tecnica NMP che ha consentito una conservazione di 7 giorni di fegati umani con una funzione metabolica sostenuta e una struttura epatica intatta è stato recentemente riportato da Eshmuminov et al. Sulla base del metabolismo epatico completo sostenuto durante NMP, diversi gruppi stanno attualmente esplorando la possibilità di test di vitalità normotermica. I meccanismi cellulari di protezione degli organi da parte dell'NMP non sono incentrati sulla mitigazione e il ricondizionamento dell'IRI, ma sulla prevenzione dell'IRI e sono del tutto diversi dalle tecniche di perfusione fredda. Mentre la perfusione macchina normotermica è più efficace se applicata durante l'intero periodo di conservazione dell'organo, l'applicazione end-ischemica di questa tecnica nell'ospedale ricevente sta diventando sempre più popolare.

Ci sono due ipotesi principali sui meccanismi alla base della protezione d'organo indotta da HOPE; (I.) modulazione del metabolismo cellulare (energia domestica, respirazione mitocondriale) e (II.) stimolazione dello strato endoteliale sinusoidale. Sebbene il consumo di ossigeno nei tessuti sia notevolmente ridotto a 4-10 gradi Celsius, non è completamente sospeso. Lo spostamento del metabolismo mitocondriale verso le vie anaerobiche porta all'accumulo espresso di metaboliti mitocondriali durante l'ischemia e successivamente alla generazione di specie di ossigeno radicale estremo (ROS) attraverso una rapida riossidazione da parte del burst respiratorio di riperfusione precoce. La fornitura di ossigeno durante la conservazione a freddo può caricare efficacemente l'energia cellulare domestica attraverso vari percorsi mitocondriali. La rianimazione pre-impianto di organi con perfusione meccanica e ossigeno può aumentare i livelli di ATP nei tessuti e diminuire la produzione post-ischemica di ROS e modelli molecolari associati al pericolo (DAMP), questo porta successivamente a una risposta immunitaria mitigata. Questo effetto di condizionamento dell'organo è attribuito a una riossigenazione controllata che induce un moderato rilascio di ROS appena prima della riperfusione. Questi bassi livelli di ROS non sono solo responsabili dell'induzione di enzimi antiossidanti (eme-ossigenasi, glutatione-sintetasi, superossido-dismutasi), ma sono anche responsabili della stimolazione di proteine ​​mediatrici dei meccanismi innati di sopravvivenza. Un ulteriore meccanismo alla base degli effetti protettivi degli approcci di conservazione dinamica è la presenza di stress di taglio e come tale la perfusione attiva durante la fase di conservazione può indurre specifici geni sensibili allo stress di taglio, alcuni dei quali includono il fattore 2 simile a Kruppel o l'ossido nitrico sintasi endoteliale. Attualmente, tre RCT multicentrici hanno completato il reclutamento dei pazienti e i risultati clinici sono attesi per l'anno 2021. Il gruppo di Zurigo ha avviato un RCT multicentrico per valutare l'impatto di HOPE su qualsiasi innesto di fegato DBD, compresi i ritrapianti e i fegati marginali, ed è in grado di valutare le complicanze maggiori (grado Clavien ≥III) (NCT01317342). Il team di Groningen esplora la doppia tecnica HOPE (d-HOPE) negli innesti DCD (NCT02584283) e il nostro gruppo ha avviato un RCT multicentrico su HOPE nel trapianto di fegato ECD-DBD nel 2017 (NCT03124641).

La valutazione della vitalità durante MP può guidare la decisione clinica se accettare un fegato per il trapianto ed è quindi un importante strumento emergente nell'ECD OLT. La possibilità di una valutazione affidabile della vitalità è sostenuta come un notevole vantaggio delle tecniche di perfusione normotermica. Sostenendo il metabolismo completo, l'NMP consente di analizzare diversi responsabili della funzionalità epatica e del danno, inclusi i parametri biliari (ad es. flusso biliare, glucosio biliare, bicarbonato e pH), pH del perfusato ed eccesso di basi, flusso venoso portale ed arteria epatica ed enzimi epatocellulari del perfusato. Nonostante la ridotta attività metabolica durante la conservazione a freddo e la perfusione epatica ipotermica, ci sono prove crescenti che una previsione delle prestazioni future dell'innesto dopo il trapianto possa essere possibile anche durante HOPE. L'analisi del perfusato freddo durante HOPE offre un'opportunità unica per identificare potenziali biomarcatori associati a vari esiti post-OLT. Uno studio recente che ha coinvolto 31 innesti ECD-DBD umani inizialmente respinti per il trapianto, ha rilevato che la perfusione fredda non solo migliora il danno da riperfusione, ma consente anche la valutazione della vitalità dell'innesto. Pertanto, l'AST perfusato di 2 ore e la lattato deidrogenasi (LDH) erano significativamente correlati con il picco di AST dopo l'impianto. In due innesti con un significativo rilascio di transaminasi post-riperfusione, è stata osservata un'elevata pressione di perfusione portale.

Il gruppo di Zurigo ha recentemente presentato un nuovo marcatore mitocondriale per valutare la vitalità di interi innesti di fegato durante HOPE. L'analisi fluorometrica in tempo reale del mononucleotide di flavina mitocondriale (FMN) nel perfusato HOPE ha predetto la funzionalità epatica umana, le complicanze e la perdita del trapianto prima del trapianto. L'uso di questo parametro surrogato potrebbe facilitare il corretto processo decisionale clinico se accettare o rifiutare gli allotrapianti nell'impostazione HOPE. Questo marcatore è attualmente validato in altri organi solidi e anche nel gruppo di lavoro RCT di Guarerras. È importante sottolineare che la quantificazione dell'FMN è possibile in tempo reale, richiedendo solo uno spettroscopio per prevedere in modo affidabile la sopravvivenza dell'innesto entro i primi 30-45 minuti di HOPE. Il valore clinico e il confronto testa a testa di vari parametri di vitalità dell'allotrapianto nell'impostazione HOPE rispetto a NMP devono ancora essere esplorati nell'ambito di un ampio RCT multicentrico. Con l'avvento del MP clinico e il contesto di una terribile situazione di donazione nel mondo occidentale, sarà della massima importanza clinica identificare la tecnica di conservazione dinamica più efficace. Mentre gli studi clinici passati e attuali nel trapianto di fegato DCD e DBD sono stati progettati per confrontare diversi approcci MP con CCS come standard clinico, manca ancora un confronto diretto tra diverse tecniche MP end-ischemiche (HOPE rispetto a NMP).