6. Uszkodzenie niedokrwienne narządów i ich przechowywanie Uszkodzenie niedokrwienne narządów

Transkrypt

1 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 S t r o n a

2 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 S t r o n a

3 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 S t r o n a

4 Objętość użytego płynu zależy od ilości pobieranych (wypłukiwanych) narządów, stanu łożyska naczyniowego, obowiązujących w danym ośrodku procedur oraz preferencji chirurga pobierającego. W zależności od zaplanowanego sposobu przechowywania narządu, rodzaju 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 S t r o n a

5 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 S t r o n a

6 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 również przyczynia się do obiektywnej oceny stopnia 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 S t r o n a

7 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 S t r o n a