Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Organkonservierung für die Lungentransplantation mittels Ex Vivo Lungenperfusion : Untersuchungen einer modifizierten Custodiol-N Perfusionslösung bei verlängerter hypothermer Ischämie von porzinen Lungen

Olbertz, Carolin Regina

In den dieser Arbeit zugrunde liegenden tierexperimentellen Untersuchungen wurden vier unterschiedliche EVLP-Protokolle miteinander verglichen. Durch die dem Menschen ähnliche Anatomie und Kreislaufsituation wurden die Lungen von Schweinen für die Untersuchungen genutzt. Die Versuche wurden an insgesamt 37 kunstgerecht entnommenen Schweinelungen durchgeführt. Die Gruppen der I-EVLP und der D-EVLP unterschieden sich in der Länge der vor der vierstündigen EVLP durchgeführten hypothermen Lagerung. Die CD und CDA Gruppe verwendete im Unterschied zu den vorherigen beiden Gruppen erstmals eine modifizierte Custodiol-N Perfusionslösung während vierstündiger EVLP. Der CDA Gruppe wurde zusätzlich zu 50g/l Dextran 40 und 10 ml 10% Glukose pro Liter Custodiol-N noch 7 g/l Albumin zugesetzt. Zielparameter für den nachfolgenden statistischen Vergleich der EVLP-Protokolle waren die Parameter der Atemwege (PAWpeak und Cdyn), die Parameter des pulmonalen Gefäßsystems (PAP, PVR) und die Oxygenierungskapazität (ΔpO2), welche stündlich erfasst wurden. Zusätzlich erfolgte am Ende der EVLP die Ermittlung der Wet/dry-ratio zur Beurteilung des alveolären Ödems. In den Gruppen I-EVLP und D-EVLP wurden außerdem repräsentative Gewebsproben im Hinblick auf die Größe des mikroskopisch nachweisbaren alveolären Ödems untersucht. In allen Gruppen wurden mit der Lactatdehydrogenase (LDH) und der alkalischen Phosphatase (AP) zusätzlich stündlich die Aktivität intrazellulärer Enzyme untersucht, deren Aktivität im Perfusat auf eine generelle Zellschädigung (LDH) und eine Schädigung der Pneumozyten Typ 2 (AP) schließen lässt. Ergebnis der vorliegenden Arbeit ist, dass die modifizierte Custodiol-N Lösung für den Einsatz als Perfusionslösung einer vierstündigen normothermen EVLP, nach neun Stunden hypothermer Ischämie, geeignet ist. Die Lungenfunktionswerte und hier vor allem die Oxygenierungskapazität der CD und der CDA Gruppe, liegen im klinisch relevanten Bereich und signifikant über denen der D-EVLP Gruppe. Die I-EVLP und die D-EVLP unterscheiden sich in keinem der erfassten Parameter signifikant voneinander. Hier ist lediglich ein Trend zu einer höheren Oxygenierungskapazität, einer geringeren Wet/dry-ratio und einer geringeren mikroskopischen Ödemrate in der D-EVLP Gruppe zu erkennen. Die LDH und die AP Aktivität sind bei einer Perfusion mit modifizierter Custodiol-N Lösung tendenziell niedriger, als bei der Verwendung von STEEN SolutionTM, allerdings ohne signifikanten Unterschied. Die CDA Gruppe unterscheidet sich in allen gemessenen Parametern nicht von der CD Gruppe, zeigt aber ab dem dritten Messzeitpunkt einen Trend zu höheren Werten der Oxygenierungskapazität, während die CD Gruppe hier in ihren Werten zu sinken beginnt. Die Verwendung von modifizierter Custodiol-N Lösung als Perfusionslösung für eine verzögerte EVLP nach neun Stunden hypothermer Ischämie, ist nach den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit, als sicher und durchführbar einzuschätzen und die Verwendung von Eisenchelatoren in Perfusionslösungen sollte entsprechend in zukünftigen klinischen EVLP Protokollen beachtet werden. Der Zusatz von Albumin in einer Konzentration von 7 g/l scheint die Lungenstabilität ab einer Perfusionslänge von drei Stunden weiter zu gewährleisten.

In this study, four different EVLP protocols were compared. Due to the human like anatomy and circulatory situation, the lungs of pigs were used for the investigations. Altogether, 37 pig lungs were used for the experiments and removed out of the donor comparable to human lung transplantations. The I-EVLP and the D-EVLP group differ in the length of the hypothermic ischemia ahead of the four-hour EVLP, which was one hour in the I-EVLP and nine hours in the D-EVLP group. For EVLP both groups used STEEN SolutionTM. A modified Custodiol-N solution was used for perfusion of the CD and CDA group during four hours of EVLP that succeeded nine hours of cold static preservation. In addition to 50 g/l Dextran 40 and 10 ml 10% glucose per liter Custodiol-N, 7 g/l albumin was added to the CDA Group. For the subsequent statistical comparison of the different EVLP protocols respiratory parameters (PAWpeak and Cdyn), parameters of the pulmonary vascular system (PAP, PVR) and the oxygenation capacity were recorded hourly. In addition, at the end of the EVLP, the wet/dry ratio was determined to assess the alveolar edema. In the I-EVLP and the D-EVLP group also representative tissue samples were investigated to characterize the size of the microscopically detectable alveolar edema. In all groups, lactate dehydrogenase (LDH) and alkaline phosphatase (AP) activity in perfusate was measured hourly to draw conclusions about the general cell damage (LDH) and damage to the Type 2 pneumocytes (AP). The result of the study is that modified Custodiol-N solution is well suited as a perfusion solution for four-hour EVLP after nine hours of hypothermic ischemia. The lung function values and, above all, the oxygenation capacity of the CD and the CDA group were in the clinically relevant range and significantly higher than in the D-EVLP group. The I-EVLP and the D-EVLP group did not differ significantly in any of the recorded parameters. There was a trend towards a higher oxygenation capacity, a lower wet/dry ratio and a lower microscopically detectable edema in the D-EVLP group. The LDH and AP activity was significantly lower in the two groups that used modified Custodiol-N solution as a perfusion solution compared with STEEN SolutionTM. In conclusion, organ preservation using nine hours of cold static preservation and subsequent four hours of EVLP with Custodiol-N as perfusion solution results in high lung functional outcomes and lower alveolar edema. There was no significant difference between the CDA and the CD group in all recorded parameters although lungs of the CDA group showed a trend towards higher levels of oxygenation capacity when EVLP duration is more than three hours. The use of modified Custodiol-N solution as a perfusion solution for delayed EVLP after nine hours of hypothermic ischemia, according to the results of the present study, is considered as safe and feasible and the use of iron chelators in perfusion solutions for EVLP should be considered for clinical EVLP protocols. The addition of albumin seems to further stabilize lung function.

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Olbertz, Carolin: Organkonservierung für die Lungentransplantation mittels Ex Vivo Lungenperfusion. Untersuchungen einer modifizierten Custodiol-N Perfusionslösung bei verlängerter hypothermer Ischämie von porzinen Lungen. Hannover 2019. Tierärztliche Hochschule Hannover.

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