Hypotermisk oksygenert (HOPE) versus Normotermisk maskinperfusjon (NMP) ved menneskelig levertransplantasjon (HOPE-NMP)

Levertransplantasjon har utviklet seg som bærebjelken i behandlingen for leversykdom i sluttstadiet. Mens etterspørselen etter organtransplantasjon har økt over tid, er Tysklands organdonasjonsrate lav sammenlignet med andre land. Hovedindikasjonene for listeføring er 'fibrose og cirrhosis' (27 %) etterfulgt av 'alkoholisk leversykdom' (23 %) og 'maligne leversykdommer' (17 %).

Med fremveksten av ventelistedødelighet følges flere strategier for utvidelse av donorpoolen; disse inkluderer bruk av levende givere, splitting av kadaveriske lever for to mottakere, og bruk av utvidede kriterier donor (ECD) allografter for OLT. Disse ECD-allotransplantatene viser imidlertid dårlig toleranse for iskemi-reperfusjon (I/R) skade, en viktig årsak til leverskade. Som sådan er I/R-skade den underliggende årsaken til graftdysfunksjon i ECD-allografter og påvirker prosessen med leverregenerering negativt under kirurgiske tilstander, inkludert leverreseksjoner og OLT.

Maskinperfusjon med oksygenrikt blod ble allerede implementert i den første serien av 11 vellykkede menneskelige OLT-er på 1960-tallet. Mens den logistiske enkelheten og pålitelige ytelsen til CCS førte til at den raskt ble tatt i bruk som standard konserveringsteknikk for solide organer, har den økte bruken av høyrisikoorganer avslørt begrensningene til CCS, og fremmet debatten om virkningen av forskjellige MP-teknikker. I dag varierer perfusjonsforholdene mye, spesielt innen preklinisk forskning. Parametre som diskuteres inkluderer forskjellige temperaturer, perfusatsammensetning, påføring av perfusjonsstrøm (kontinuerlig eller pulserende), tidspunktet og varigheten av perfusjonen, som starter enten på donorstedet eller kun påført ende-iskemisk i mottakersenteret. To hovedprinsipper har blitt oversatt til klinisk praksis i dag: hypotermisk oksygenert perfusjon (HOPE) og normotermisk MP (NMP). Sistnevnte skiller seg betydelig fra HOPE fordi allotransplantatet er perfusert med oksygenerte røde blodlegemer eller oksygenbærere ved fysiologiske temperaturer med sikte på å redusere den iskemiske graftskaden ved å minimere varigheten av kuldekonservering og perfekt etterligne fysiologiske forhold. En nylig fullført randomisert kontrollert studie (RCT) av Nasralla et al. beviste gjennomførbarheten av NMP for OLT og viste en signifikant reduksjon i topp AST og påfølgende tidlig allograft dysfunksjon (EAD), men uten signifikant forskjell i graft- og pasientoverlevelse. Senest ble en utvikling av NMP-teknikken som tillot en 7-dagers konservering av menneskelige lever med en vedvarende metabolsk funksjon og en intakt leverstruktur nylig rapportert av Eshmuminov et al. Basert på den vedvarende fulle levermetabolismen under NMP, undersøker flere grupper for tiden muligheten for normotermisk levedyktighetstesting. De cellulære mekanismene for organbeskyttelse av NMP er ikke sentrert rundt IRI-demping og rekondisjonering, men IRI-forebygging, og er helt forskjellige fra kald perfusjonsteknikker. Mens normotermisk maskinperfusjon er mest effektiv når den brukes under hele organkonserveringsperioden, blir den ende-iskemiske anvendelsen av denne teknikken på mottakersykehuset mer populær.

Det er to hovedhypoteser om de underliggende mekanismene til HOPE-indusert organbeskyttelse; (I.) modulering av cellulær metabolisme (energihusholdning, mitokondriell respirasjon), og (II.) stimulering av det sinusformede endotellaget. Selv om oksygenforbruket i vevet er markant redusert ved 4-10 Celsius, er det ikke fullstendig suspendert. Skiftet av mitokondriell metabolisme til anaerobe veier fører til uttrykt mitokondriell metabolittakkumulering under iskemi og deretter til ekstrem radikal oksygenarter (ROS) generering gjennom rask re-oksidasjon ved tidlig reperfusjonsrespirasjonsutbrudd. Tilførselen av oksygen under kald konservering kan effektivt laste opp cellulær energihusholdning via ulike mitokondrielle veier. Pre-implantasjonsgjenoppliving av organer med maskinperfusjon og oksygen kan øke vevs ATP-nivåer og redusere post-iskemisk produksjon av ROS og fare-assosierte molekylære mønstre (DAMPs), dette fører deretter til en redusert immunrespons. Denne organkondisjoneringseffekten tilskrives en kontrollert re-oksygenering som induserer moderat ROS-frigjøring rett før reperfusjon. Disse lave nivåene av ROS er ikke bare ansvarlige for induksjon av antioksidantenzymer (hem-oksygenase, glutation-syntase, superoksid-dismutase), men er også ansvarlig for stimulering av proteinmediatorer av medfødte pro-overlevelsesmekanismer. En ytterligere mekanisme bak de beskyttende effektene av dynamiske konserveringstilnærminger er tilstedeværelsen av skjærspenning, og som sådan kan aktiv perfusjon under konserveringsfasen indusere spesifikke skjærspenningsfølsomme gener, hvorav noen inkluderer Kruppel-lignende faktor 2 eller endotel nitrogenoksidsyntase. For tiden har tre multisenter RCT-er fullført sin pasientrekruttering og kliniske resultater forventes for år 2021. Zürich-gruppen startet en multisentrisk RCT for å vurdere virkningen av HOPE på alle DBD-levertransplantasjoner, inkludert retransplantasjoner og marginale lever, og er drevet til å vurdere store komplikasjoner (Clavien grad ≥III) (NCT01317342). Groningen-teamet utforsker dual HOPE (d-HOPE)-teknikken i DCD-transplantater (NCT02584283) og vår egen gruppe startet en multisentrisk RCT på HOPE i ECD-DBD-levertransplantasjon i 2017 (NCT03124641).

Vurdering av levedyktighet under MP kan veilede den kliniske beslutningen om å akseptere en lever for transplantasjon og er derfor et viktig fremvoksende verktøy i ECD OLT. Muligheten for en pålitelig vurdering av levedyktighet blir tatt til orde som en betydelig fordel med normotermiske perfusjonsteknikker. Ved å opprettholde full metabolisme, lar NMP analysere flere produsenter av leverfunksjon og skade, inkludert galleparametere (f. gallestrøm, galleglukose, bikarbonat og pH), perfusat pH og baseoverskudd, portvenøs og hepatisk arteriestrøm og perfusat hepatocellulære enzymer. Til tross for den reduserte metabolske aktiviteten under kjølelagring og hypoterm leverperfusjon, er det økende bevis på at en prediksjon av fremtidig graftytelse etter transplantasjon også kan være mulig under HOPE. Analyse av det kalde perfusatet under HOPE gir en unik mulighet til å identifisere potensielle biomarkører som er assosiert med ulike post-OLT-utfall. En fersk studie som involverte 31 humane ECD-DBD-transplantater som opprinnelig ble avvist for transplantasjon, fant at kald perfusjon ikke bare forbedrer reperfusjonsskade, men også muliggjør vurdering av transplantatets levedyktighet. Dermed korrelerte 2-timers perfusat AST og laktatdehydrogenase (LDH) signifikant med topp AST etter implantasjon. I to transplantater med en signifikant postreperfusjonstransaminasefrigjøring ble det registrert et høyt portalperfusjonstrykk.

Zürich-gruppen har nylig presentert en ny mitokondriell markør for å vurdere levedyktigheten til hele levertransplantasjoner under HOPE. Sanntidsfluorometrisk analyse av mitokondrielt flavinmononukleotid (FMN) i HOPE-perfusatet spådde menneskelig leverfunksjon, komplikasjoner og transplantattap før transplantasjon. Bruken av denne surrogatparameteren kan lette riktig klinisk beslutning om å akseptere eller avslå allografter i HOPE-innstillingen. Denne markøren er for tiden validert i andre solide organer og også i RCT of Guarerras arbeidsgruppe. Det er viktig at kvantifiseringen av FMN er mulig i sanntid, og krever bare et spektroskop for å pålitelig forutsi transplantatoverlevelse i løpet av de første 30-45 minuttene av HOPE. Den kliniske verdien og head-to-head-sammenligningen av ulike allograft-levedyktighetsparametere i HOPE vs. NMP-innstillingen har ennå ikke blitt utforsket i innstillingen av et stort multisenter RCT. Med fremkomsten av klinisk MP og konteksten av en alvorlig donasjonssituasjon i den vestlige verden, vil det være av største klinisk betydning å identifisere den mest effektive dynamiske konserveringsteknikken. Mens tidligere og nåværende kliniske studier i DCD- og DBD-levertransplantasjon ble designet for å sammenligne forskjellige MP-tilnærminger med CCS som klinisk standard, mangler fortsatt en direkte sammenligning mellom forskjellige end-iskemiske MP-teknikker (HOPE versus NMP).