Hypotermisk syresatt (HOPE) versus Normotermic Machine Perfusion (NMP) vid mänsklig levertransplantation (HOPE-NMP)

Levertransplantation har utvecklats som grundpelaren i behandlingen av leversjukdom i slutstadiet. Medan efterfrågan på organtransplantation har ökat över tiden, är Tysklands organdonationsfrekvens låg jämfört med andra länder. De viktigaste indikationerna för listning är "fibros och cirros" (27 %) följt av "alkoholisk leversjukdom" (23 %) och "maligniteter i levern" (17 %).

Med tillkomsten av växande dödlighet på väntelistan eftersträvas flera strategier för att utöka givarpoolen; dessa inkluderar användningen av levande donatorer, splittring av kadaveriska levrar för två mottagare och användningen av allotransplantat för givare med utökade kriterier (ECD) för OLT. Dessa ECD-allotransplantat uppvisar emellertid dålig tolerans mot ischemi-reperfusionsskada (I/R), en viktig orsak till leverskada. Som sådan är I/R-skada den underliggande orsaken till transplantatdysfunktion i ECD-allotransplantat och påverkar negativt processen för leverregenerering under kirurgiska tillstånd inklusive leverresektioner och OLT.

Maskinperfusion med syresatt blod implementerades redan i den första serien av 11 framgångsrika mänskliga OLT på 1960-talet. Medan den logistiska enkelheten och pålitliga prestandan hos CCS ledde till att den snabbt antogs som standardtekniken för bevarande av solida organ, har den ökade användningen av högriskorgan avslöjat begränsningarna för CCS, vilket främjat debatten om effekterna av olika MP-tekniker. Idag varierar perfusionsförhållandena stort, särskilt inom preklinisk forskning. Parametrar som diskuteras inkluderar olika temperaturer, perfusatets sammansättning, appliceringen av perfusionsflödet (kontinuerligt eller pulserande), tidpunkten och varaktigheten av perfusionen, med start antingen vid donatorstället eller endast applicerad end-ischemi i mottagarcentret. Två huvudprinciper har omsatts till klinisk praxis idag: hypotermisk syresatt perfusion (HOPE) och normotermisk MP (NMP). Det senare skiljer sig väsentligt från HOPE eftersom allotransplantatet är perfunderat med syresatta röda blodkroppar eller syrebärare vid fysiologiska temperaturer i syfte att minska den ischemiska transplantatskadan genom att minimera varaktigheten av kylkonservering och perfekt efterlikna fysiologiska tillstånd. En nyligen avslutad randomiserad kontrollerad studie (RCT) av Nasralla et al. bevisade genomförbarheten av NMP för OLT och visade en signifikant minskning av topp AST och efterföljande tidig allograftdysfunktion (EAD), dock utan signifikant skillnad i transplantat- och patientöverlevnad. Senast rapporterades nyligen en utveckling av NMP-tekniken som möjliggjorde en 7-dagars konservering av mänskliga lever med en ihållande metabolisk funktion och en intakt leverstruktur av Eshmuminov et al. Baserat på den ihållande fulla levermetabolismen under NMP, undersöker flera grupper för närvarande möjligheten till normotermisk livsduglighetstestning. De cellulära mekanismerna för organskydd genom NMP är inte centrerade kring IRI-reducering och rekonditionering, utan IRI-förebyggande, och skiljer sig helt från kallperfusionstekniker. Medan normotermisk maskinperfusion är mest effektiv när den appliceras under hela organkonserveringsperioden, blir den slutischemiska tillämpningen av denna teknik på det mottagande sjukhuset mer populärt.

Det finns två huvudhypoteser om de underliggande mekanismerna för HOPE-inducerat organskydd; (I.) modulering av cellulär metabolism (energihushåll, mitokondriell andning) och (II.) stimulering av det sinusformade endotelskiktet. Även om vävnadssyreförbrukningen minskar markant vid 4-10 Celsius, är den inte helt avstängd. Skiftet av mitokondriell metabolism till anaeroba vägar leder till uttryckt mitokondriell metabolitackumulering under ischemi och därefter till extrem radikal syrearter (ROS) generering genom snabb återoxidation genom den tidiga reperfusionsrespiratoriska explosionen. Tillförsel av syre under kall konservering kan effektivt ladda upp cellulär energi hushåll via olika mitokondriella vägar. Pre-implantationsåterupplivning av organ med maskinperfusion och syre kan öka ATP-nivåer i vävnaden och minska den post-ischemiska produktionen av ROS och faroassocierade molekylära mönster (DAMPs), vilket sedan leder till ett minskat immunsvar. Denna organkonditionerande effekt tillskrivs en kontrollerad återsyresättning som inducerar måttlig ROS-frisättning strax före reperfusion. Dessa låga nivåer av ROS är inte bara ansvariga för induktionen av antioxidantenzymer (hem-oxygenas, glutation-syntas, superoxid-dismutas), utan är också ansvariga för stimuleringen av proteinmediatorer av medfödda pro-överlevnadsmekanismer. En ytterligare mekanism bakom de skyddande effekterna av dynamiska konserveringsmetoder är närvaron av skjuvspänning och som sådan kan aktiv perfusion under konserveringsfasen inducera specifika skjuvspänningskänsliga gener, av vilka några inkluderar Kruppel-liknande faktor 2 eller endotel kväveoxidsyntas. För närvarande har tre multicenter RCT:er slutfört sin patientrekrytering och kliniska resultat förväntas för år 2021. Zürich-gruppen initierade en multicentrisk RCT för att utvärdera effekten av HOPE på alla DBD-levertransplantat inklusive retransplantationer och marginella levrar och har möjlighet att bedöma större komplikationer (Clavien grad ≥III) (NCT01317342). Groningen-teamet utforskar tekniken med dubbla HOPE (d-HOPE) i DCD-transplantat (NCT02584283) och vår egen grupp initierade en multicentrisk RCT på HOPE vid ECD-DBD-levertransplantation 2017 (NCT03124641).

Viabilitetsbedömning under MP kan vägleda det kliniska beslutet om att acceptera en lever för transplantation och är därför ett viktigt framväxande verktyg vid ECD OLT. Möjligheten till en tillförlitlig livskraftsbedömning förespråkas som en avsevärd fördel med normotermiska perfusionstekniker. Genom att upprätthålla full metabolism gör NMP det möjligt att analysera flera skapare av leverfunktion och skador, inklusive gallparametrar (t. gallflöde, gallglukos, bikarbonat och pH), perfusat pH och basöverskott, portavenöst och hepatisk artärflöde och perfusat hepatocellulära enzymer. Trots den minskade metaboliska aktiviteten under kylförvaring och hypoterm leverperfusion, finns det allt fler bevis för att en förutsägelse av framtida graftprestanda efter transplantation kan vara möjlig även under HOPE. Analys av det kalla perfusatet under HOPE ger en unik möjlighet att identifiera potentiella biomarkörer som är associerade med olika post-OLT-resultat. En nyligen genomförd studie som involverade 31 mänskliga ECD-DBD-transplantat som ursprungligen avvisades för transplantation, fann att kall perfusion inte bara förbättrar reperfusionsskada utan också möjliggör bedömning av transplantatets livsduglighet. Således korrelerade 2-timmars perfusat AST och laktatdehydrogenas (LDH) signifikant med AST-toppen efter implantation. I två transplantat med en signifikant postreperfusionstransaminasfrisättning noterades ett högt portalperfusionstryck.

Zürich-gruppen har nyligen presenterat en ny mitokondriell markör för att bedöma livskraften för hela levertransplantat under HOPE. Fluorometrisk analys i realtid av mitokondriell flavinmononukleotid (FMN) i HOPE-perfusatet förutspådde mänsklig leverfunktion, komplikationer och transplantatförlust före transplantation. Användningen av denna surrogatparameter kan underlätta korrekt kliniskt beslutsfattande om att acceptera eller avslå allotransplantat i HOPE-inställningen. Denna markör är för närvarande validerad i andra solida organ och även i RCT of Guarerras arbetsgrupp. Viktigt är att kvantifieringen av FMN är möjlig i realtid, vilket endast kräver ett spektroskop för att tillförlitligt förutsäga transplantatöverlevnad inom de första 30-45 minuterna av HOPE. Det kliniska värdet och jämförelsen av olika allograftviabilitetsparametrar i HOPE vs. NMP-inställningen har ännu inte undersökts i en stor multicenter RCT. Med tillkomsten av klinisk MP och kontexten av en svår donationssituation i västvärlden, kommer det att vara av yttersta klinisk betydelse att identifiera den mest effektiva dynamiska konserveringstekniken. Medan tidigare och nuvarande kliniska prövningar inom DCD- och DBD-levertransplantation utformades för att jämföra olika MP-metoder med CCS som klinisk standard, saknas fortfarande en direkt jämförelse mellan olika endischemiska MP-tekniker (HOPE kontra NMP).