Uszkodzenie niedokrwienne narządów i ich przechowywanie P

Uszkodzenie niedokrwienne narządów i ich przechowywanie P

6. Uszkodzenie niedokrwienne narządów i ich przechowywanie
Dr n. med. Piotr Domagała, Dr n. med. Michał Wszoła
Uszkodzenie niedokrwienne narządów
Jednym z kluczowych czynników, wpływających na wyniki przeszczepienia narządu jest
uszkodzenie narządu, związane z niedokrwieniem i reperfuzją. Temat ten od lat stanowi
przedmiot dyskusji w środowisku transplantologów, a poznanie jego mechanizmów,
przewidzenie jego nasilenia i ewentualne próby jego hamowania, są przedmiotem licznych
publikacji na ten temat. Już w 1972 roku Sir Roy Calne stwierdził, że: „Uszkodzenie
niedokrwienne w przeszczepionym narządzie może mieć większe znaczenie dla odległej
przeżywalności przeszczepu, niż czynniki immunologiczne”. Uszkodzenie związane
z niedokrwieniem i reperfuzją powstaje w czasie przed pobraniem narządu, w trakcie jego
przechowywania oraz po przywróceniu w nim czasowo przerwanego krążenia krwi.
Niedokrwienne uszkodzenie nerki związane jest z niedostatecznym przepływem krwi przez
łożysko naczyniowe narządu lub jego brakiem w okresie przedzgonnym u dawcy, w czasie
pobrania oraz zmianami zachodzącymi w czasie przechowywania narządu, w trakcie zabiegu
przeszczepienia i reperfuzji oraz w pierwszym okresie po przeszczepieniu narządu.
Niedokrwienne uszkodzenie nerki wpływa na czynność narządu we wczesnym okresie, co
z kolei może korelować z czynnością i przeżyciem nerki w odległym okresie po
przeszczepieniu. Zaburzenia hemodynamiczne i hormonalne prowadzą do hipoperfuzji tkanek
i ich przejścia z metabolizmu tlenowego na beztlenowy, co skutkuje zmniejszeniem zapasów
wysokoenergetycznych komórki i kwasicą metaboliczną. Dochodzi do syntezy wolnych
rodników, zmniejsza się rezerwa antyoksydacyjna i aktywność błonowych ATP-az, zaś
aktywowane są enzymy proteolityczne zależne od wolnych jonów wapniowych oraz układ
1|Strona
krzepnięcia. Zwiększona stymulacja układu współczulnego towarzysząca śmierci pnia mózgu
prowadzi do gwałtownego wzrostu stężenia amin katecholowych krążących w surowicy, co
określane jest jako „burza autonomiczna”. Śmierć mózgu powoduje również zmiany
narządowe, które mają charakter indukcji procesów zapalnych. U dawców narządów
obserwuje się aktywację mediatorów procesu zapalnego – cytokin, interleukin –
wydzielanych przez komórki układu limfatycznego czy komórki prezentujące antygeny,
wzrost ekspresji molekuł adhezyjnych oraz aktywację apoptozy. Procesy te zachodzą
w organizmie dawcy jeszcze przed rozpoznaniem śmierci mózgu i mogą wpływać
na bezpośrednią czynność nerki po przeszczepieniu, występowanie procesu ostrego
odrzucania
oraz
przewlekłe
upośledzenie
czynności
przeszczepu.
Do
czynników
wpływających na uszkodzenie wyizolowanego narządu przed przeszczepieniem, zalicza się
wolne rodniki tlenowe, przeciekanie mitochondrialnego łańcucha elektronowego, uwolnione
jony żelaza, czynnik aktywujący płytki, reaktywne formy tlenu, aktywowane neutrofile,
tlenek azotu oraz szereg cytokin i enzymów proteolitycznych. W badaniach na zwierzętach,
po indukowanej śmierci pnia mózgu przy użyciu techniki RT-PCR, zaobserwowano w
nerkach wzrost ekspresji mRNA dla cytokin, będących produktem makrofagów (IL-1, IL-6,
TNF-alpha) i limfocytów Th1 (IL-2, INF-gamma). Zauważono także wzrost cytokin,
będących produktem makrofagów (TNF-alpha, IL-1 beta) i limfocytów Th1 (INF-gamma),
chemokin (MIP-1alpha, MIP-1beta, RANTES) oraz wzrost ekspresji VEGF. Podczas
niedokrwienia dochodzi do śmierci komórek i nieodwracalnego uszkodzenia tkanek, a
intensyfikacja tych procesów zależy od nasilenia niedokrwienia i czasu jego trwania.
Reperfuzja i reoksygenacja paradoksalnie wzmagają uszkodzenia niedokrwienne, gdyż w
chwili reperfuzji generowane są duże ilości reaktywnych form tlenu i komórki ulegają
intensywnemu niszczeniu. Proces ten trwa do kilku godzin po reperfuzji. W wielu pracach
udowodniono niekorzystny wpływ uszkodzenia niedokrwienno - reperfuzyjnego na odsetek
opóźnionej czynności przeszczepu, występowanie epizodów ostrego odrzucania, jak również
na pojawienie się w narządzie przeszczepionym zmian histopatologicznych o charakterze
włóknienia. Wszystkie te procesy razem dodatnio korelują z występowaniem przewlekłej
dysfunkcji przeszczepu.
Od wielu lat próbuje się z różnym skutkiem ograniczać uszkodzenie narządu, związane z
niedokrwieniem i reperfuzją. Stosowane są rozmaite interwencje na etapie okresu przed
pobraniem narządu (w ciele dawcy), w okresie przechowywania narządu, w czasie
przeszczepienia narządu oraz we wczesnym okresie po przeszczepieniu narządu.
2|Strona
Próbuje się podawać dawcy narządów leki (np. terapia hormonalna u dawcy zmarłego),
stosować nowe sposoby przechowywania narządu (ciągła perfuzja w hipotermii, ciągła
perfuzja w normotermii), podawać leki w trakcie przechowywania narządu (blokada
wydzielania cytokin prozapalnych) lub we wczesnym okresie po przeszczepieniu.
Przechowywanie narządów
Zasady przechowywania pobranego narządu – określone przez Belzera, obejmują obniżenie
temperatury, zapobieganie obrzękowi komórek oraz przeciwdziałanie niekorzystnym
komórkowym zjawiskom metabolicznym. Pierwszy cel osiąga się przez schłodzenie narządu.
Drugi i trzeci cel są realizowane na drodze zastosowania płynu prezerwacyjnego o
odpowiednio dobranym składzie, z dodatkiem określonych substratów. Nie bez znaczenia jest
także sposób przechowywania narządu.
Ponieważ większość przeszczepianych narządów pochodzi od dawców zmarłych, istnieje
nieuchronna potrzeba przechowywania narządu, które rozpoczyna się z chwilą pobrania
organu i trwa do momentu jego przeszczepienia. Okres przechowywania narządu jest
niezbędny ze względu na:
 konieczność transportu narządu z miejsca pobrania (szpital gdzie przebywa dawca) do
ośrodka transplantacyjnego,
 wykonanie badań immunologicznych związanych z doborem tkankowym (oznaczenie
HLA dawcy i próba krzyżowa z potencjalnymi biorcami –cross match),
 czas potrzebny na wybór odpowiedniego biorcy, jego dojazd do ośrodka
transplantacyjnego oraz przygotowanie do operacji przeszczepienia narządu,
 konieczność przygotowania narządu do przeszczepienia.
Sposób przechowywania musi być efektywny, bezpieczny i niezawodny tak, aby uszkodzenie
narządu związane z niedokrwieniem było jak najmniejsze.
Schładzanie
narządów
rozpoczyna
się
w
momencie
podawania
zimnego
płynu
prezerwacyjnego do światła naczynia, zaopatrującego dany narząd, co praktycznie powoduje
uniknięcie ciepłego niedokrwienia w momencie pobrania (warm ischemia time 1 – WIT 1 –
pierwszy czas ciepłego niedokrwienia = 0). Pobierane narządy są z dużą starannością
wypłukiwane z krwi, która zastępowana jest przez zimny płyn prezerwacyjny, co zapobiega
wyrzepieniu krwi w narządzie oraz powoduje spowolnienie metabolizmu. Zgodnie z regułą
van’t Hoffa zmniejszenie temperatury doprowadza do spowolnienia reakcji enzymatycznych,
a w konsekwencji całego metabolizmu w obrębie komórki, tkanki i narządu. Nie istnieje
ściśle określona objętość płynu, jaki powinien zostać użyty do płukania danego narządu.
3|Strona
Objętość użytego płynu zależy od ilości pobieranych (wypłukiwanych) narządów, stanu
łożyska naczyniowego, obowiązujących w danym ośrodku procedur oraz preferencji chirurga
pobierającego.
W
zależności
przechowywania
od
narządu,
zaplanowanego
rodzaju
sposobu
narządu
oraz
przyjętych w danym ośrodku standardów, sposób
pakowania pobranego narządu różni się. Najczęstszym
sposobem przechowywania narządów jest zastosowanie
hipotermii prostej (cold storage – CS). Metoda
opracowana przez Collinsa polega na umieszczeniu
pobranego i wypłukanego z krwi narządu w zimnym
płynie prezerwacyjnym (temperatura +4°C) o składzie
zbliżonym najczęściej do płynu wewnątrzkomórkowego. Narząd jest umieszczany najczęściej
w 3 sterylnych opakowaniach zgodnie z zasadami aspetyki. W pierwszym opakowaniu
znajduje się narząd zanurzony w płynie prezerwacyjnym –tym samym, który był używany do
perfuzji In situ lub ex situ. Tak opakowany narząd umieszcza się w kolejnym opakowaniu
wypełnionym kruszonym lodem i zimnym roztworem soli fizjologicznej. Następnie całość
umieszcza się w trzeciej jałowej torebce. Szczegóły dotyczące pakowania mogą się
nieznacznie różnić w zależności od przyjętych w danym ośrodku procedur. Materiał używany
do pakowania musi być niereagujący, nieprzepuszczający i sterylny. Najczęściej używa się
jednorazowych torebek polipropylenowych, a w przypadku dużych i kruchych narządów (np.
wątroba) narząd umieszcza się w wypełnionym płynem prezerwacyjnym sztywnym naczyniu
(np. miska z tworzywa sztucznego), które stanowi ochronę dla narządu podczas transportu.
Pozostałe zasady pakowania pozostają jak opisane wyżej. Wyroby medyczne używane do
pakowania narządów powinny być certyfikowane i zapewniać utrzymanie pożądanej
temperatury przez określony czas. Podczas pakowania narządu należy usunąć powietrze z
opakowań, tak aby nie stanowiło ono izolacji, która uniemożliwiałaby efektywne chłodzenie
narządu. Tak zapakowany narząd umieszcza się następnie w termostabilnym pojemniku
(kontenerze) wypełnionym kruszonym lodem lub zamrożonymi wcześniej zasobnikami
zimna. Zewnętrzny kontener powinien być szczelny, odporny na wstrząsy i zmiany ciśnienia.
Pobrany narząd musi zostać odpowiednio oznaczony, aby można było łatwo zidentyfikować
jego pochodzenie, z uwzględnieniem jednak anonimowości dawcy. Oznaczenie opakowania
powinno zawierać takie informacje, jak:
4|Strona
 zawartość opakowania (rodzaj pobranego narządu, z uwzględnieniem strony dla
narządów parzystych),
 dane identyfikujące dawcę (od kogo narząd został pobrany, np. numer koordynacji),
 miejsce pobrania narządu (najczęściej miasto lub nazwa szpitala),
 datę pobrania i godzinę rozpoczęcia płukania narządu,
 miejsce przeznaczenia.
System rejestrów transplantacyjnych w Polsce umożliwia wygenerowanie informacji o
pobranym narządzie, w postaci dedykowanego numeru i przypisywanego mu kodu
kreskowego. Przed opuszczeniem ośrodka dawcy należy się upewnić, że narząd jest
prawidłowo zapakowany i oznaczony. Za prawidłowe zapakowanie narządu odpowiada
zespół pobierający. Prawidłowe zapakowanie i oznakowanie pobranych narządów ma
szczególne znaczenie, gdy narząd pobrany przez jeden zespół, jest wysyłany transportem
kołowym lub lotniczym do innego ośrodka przeszczepiania.
Czas niedokrwienia każdego pobranego narządu powinien być ograniczony do niezbędnego
minimum. Dopuszczalne czasy niedokrwienia są uzależnione od rodzaju narządu, od sposobu
przechowywania oraz od rodzaju użytego płynu. Przykładowo dla serca akceptowalny czas
niedokrwienia wynosi najwyżej 4-6 godzin, a nerka może być bezpiecznie przechowywana
przez kilkadziesiąt godzin, w przypadku zastosowania do przechowywania ciągłej perfuzji w
hipotermii.
Jak już wspomniano najczęstszym sposobem przechowywania narządów jest zastosowanie
hipotermii prostej, który może być wykorzystany dla wszystkich pobieranych narządów.
Temperatura w pojemniku termostabilnym powinna być bliska 0°C, dzięki temu temperatura
przechowywanego narządu nie przekracza +4°C.
Alternatywą dla hipotermii prostej jest zastosowanie
ciągłej perfuzji w hipotermii (Hipothermic Machine
Perfusion – HMP). Pobrany narząd, najlepiej bezpośrednio
po pobraniu, podłącza się do zamkniętego systemu
pompującego, gdzie schłodzony płyn perfuzyjny pod
odpowiednim
ciśnieniem
przepływa
przez
łożysko
naczyniowe. Płyn jest pompowany przez tętnicę, a po
przepłynięciu przez narząd, wypływa żyłą i jest zbierany
powrotem, schładzany w wymienniku zimna, który
utrzymuje jego stałą, niską temperaturę, a następnie wraca
5|Strona
ponownie do narządu przez tętnicę. Płyn użyty w HMP ma stale chłodzić perfundowany
narząd, utrzymywać odpowiednie ciśnienie onkotyczne, dostarczać potrzebne substraty oraz
wypłukiwać ewentualne resztkowe elementy morfotyczne krwi i szkodliwe produkty
przemiany materii. Celem jest ograniczenie obrzęku komórkowego. Zazwyczaj w trakcie
pierwszych godzin prowadzenia perfuzji dochodzi do zmniejszenia oporu naczyniowego, w
efekcie czego dochodzi do zmniejszenia się ciśnienia skurczowego i wzrostu amplitudy
skurczowo-rozkurczowej. W konsekwencji dochodzi do szybszego i bardziej jednorodnego
obniżenia się temperatury w obrębie całego narządu w czasie przechowywania oraz lepszego
dotarcia substancji odżywczych i tlenu do nerki w okresie reperfuzji, po puszczeniu zacisków
naczyniowych. Wpływ perfuzji na opór i przepływ nerkowy, można ocenić dokładnie na
wykresie oporu i przepływu w trakcie perfuzji mechanicznej, gdzie obserwuje się jak z
czasem dochodzi do „otwarcia” się nerki.
Ponadto wydaje się, że również ważnym
mechanizmem jest działanie protekcyjne na śródbłonek naczyniowy, jaki wywiera ciągły
przepływ przez naczynie tętnicze. Stres mechaniczny jaki wywiera przepływ cieczy przez
naczynie aktywuje syntazę tlenku azotu, co prowadzi do zwiększonej jego produkcji. Dzięki
temu regulowane jest napięcie naczyń, co umożliwia rozkurcz i dokładne dotarcie substancji
perfuzyjnych do całej tkanki narządu.
Pierwszy system do perfuzji zbudowany przez Truman’a, został użyty w 1968 roku przez
Belzer’a do perfuzji nerki pobranej ze zwłok. Współczesne zestawy do perfuzji umożliwiają
monitorowanie ciśnienia, przepływu, oporu czy temperatury. Obecnie na rynku istnieją
przenośne systemy do ciągłej perfuzji w hipotermii, przeznaczone do przechowywania nerek,
umożliwiające transport nerki w takich warunkach (np. Organ Recovery Systems - LifePort).
Ciągła perfuzja w hipotermii pozwala wydłużyć okres przechowywania nerki, umożliwia
oszacowanie niedokrwiennego uszkodzenia
nerki
przez
analizę
perfuzji,
ocenę
parametrów hemodynamicznych (przepływ,
opór) i biochemicznych (oznaczane w płynie
perfuzyjnym),
daje
czas
niezbędny
do
wykonania i oceny histopatologicznej biopsji
nerki,
co
obiektywnej
również
oceny
przyczynia
stopnia
się
do
uszkodzenia
narządu i może mieć wpływ na decyzję o
przeszczepieniu lub dyskwalifikacji nerki. W przypadku perfuzji nerek, pochodzących od
dawców zakażonych wirusem zapalenia wątroby typu C, HMP zmniejsza liczbę kopii wirusa,
6|Strona
co przyczynia się do zmniejszenia ryzyka jego translokacji. Ciągła podaż substratów
odżywczych oraz usuwanie produktów przemiany materii, to korzyści z zastosowania ciągłej
perfuzji w hipotermii, które wpływają na zmniejszenie epizodów ostrego odrzucania oraz
redukcję odsetka opóźnionej czynności przeszczepu. Wykazano również, że przechowywanie
nerek za pomocą HMP zwiększa przeżywalność przeszczepu oraz poprawia jego czynność.
Ciągła Perfuzja Mechaniczna w Hipotermii (HMP) jest obecnie uznawana za optymalną
metodę przechowywania nerek przed przeszczepieniem. W ostatnich latach próbuje się
stosować ciągłą perfuzję w hipotermii do przechowywania innych narządów – wątroby, serca,
płuc. Najbardziej zaawansowane są prace nad wprowadzeniem do praktyki klinicznej ciągłej
perfuzji w hipotermii wątroby.
Obecnie trwają badania nad zastosowaniem ciągłej perfuzji w normotermii (37°C) do
przechowywania nerek (Normothermic Machine Perfusion – NMP). Postuluje się, że ciągła
perfuzja w normotermii pozwala na ocenę jakości narządu w lepszym stopniu, w porównaniu
do przechowywania narządu w hipotermii oraz zmniejsza uszkodzenie narządu związane z
niedokrwieniem i hipotermią.
Każdy pobrany narząd powinien być przechowywany razem z protokołem pobrania, który
powinien zawierać co najmniej dane identyfikujące dawcę, miejsce i czas pobrania, typ i ilość
użytego płynu prezerwacyjnego, czas rozpoczęcia niedokrwienia, niezbędne informacje
medyczne na temat dawcy, badania pozwalające ocenić czynność pobranego narządu oraz
dane identyfikujące zespół pobierający.
Dla zapewnienia bezpieczeństwa i dbałości o jakość wykonywanych procedur należy
umożliwić na każdym etapie identyfikację pochodzenia danego narządu. Obowiązkiem
podmiotu zajmującego się organizacją pobierania i przeszczepiania narządów (w Polsce
„Poltransplant”) jest zapewnienie możliwości śledzenia losu pobranego i przeszczepionego
narządu, tak, aby w razie jakichkolwiek istotnych zdarzeń medycznych stosowna informacja
została przekazana wszystkim zainteresowanym.
7|Strona