Meißner, Wassilios: Vergleich verschiedener Konservierungslösungen in der Langzeitperfusion der Leber anhand klinisch-chemischer Parameter

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Kapitel 4. Diskussion

Durch die Ausdehnung der sicheren Leberkonservierungszeit ist die humane Lebertransplantation zu einer semielektiven Therapieoption gereift. Zeitaufwendige split-liver Verfahren sind dadurch erst möglich geworden. Die initiale Nichtfunktion der transplantierten Leber ist jedoch weiterhin eine gefürchtete Komplikation. Dabei steigt das Risiko mit der Dauer der Organkonservierung. Eine Verbesserung der Organkonservierung muß deshalb zum einen dieses Risiko auch bei einer längeren Konservierungsdauer minimieren und zweitens die Konservierung von Organen ermöglichen, die bisher als nicht transplantabel eingeschätzt wurden. Die kontinuierliche Kaltperfusion ist als Konservierungsverfahren bisher kaum untersucht. Wir wollten mit unserer Untersuchung deshalb erstens die Hypothese prüfen, ob sich im Vergleich zu der derzeit klinisch etablierten Kaltlagerung mit einer kontinuierlichen Perfusion über mehr als 40 Stunden mit anschließender Warmperfusion ein geringerer Konservierungsschaden ausbildet. In unserem ex-vivo Modell an der isolierten Schweineleber konnten wir zeigen, daß die Langzeitkonservierung der Leber mittels kontinuierlicher Kaltperfusion mit der Maschinen-UW-Lösung der Kaltlagerung in Belzer-UW-Lösung überlegen ist.

Zweitens sollte geprüft werden, ob mit unserer Versuchsanordnung eine Qualitätsbeurteilung des Organs ex-vivo ohne Transplantation gelingt. Im Vergleich der vier verschiedenen untersuchten Versuchsgruppen zeigten sich reproduzierbare biochemische Unterschiede, die zum Teil signifikant waren. Dies zeigt, daß eine Abschätzung des Konservierungsschadens ex-vivo möglich erscheint.

Zuletzt sollte die Frage beantwortet werden, ob unser Versuchssystem tauglich ist, eine bisher unbekannte Konservierungslösung, die vorher nur in Zellkultur bzw. am Nager untersucht wurde, ohne Transplantationsversuch verläßlich zu testen. Wir konnten für die Gerlach-FU-Lösung im Rahmen unserer Experimente reproduzierbare Ergebnisse ermitteln, die eine zur kontinuierlichen Perfusion mit UW-Lösung ähnliche Konservierungsgüte annehmen lassen. Somit erscheint das System geeignet, weitere Konservierungslösungen, die vorher nur in der Zellkultur bzw. am Nager erprobt wurden, im Vergleich zu etablierten Lösungen zu testen.


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4.1. Wertigkeit der klinisch-chemischen Parameter

GOT und GPT

GOT und GPT sind laborchemisch einfach zu bestimmen und haben sich zur quantitativen Einschätzung des ischämischen Konservierungsschadens und der initialen Nichtfunktion der implantierten Leber bewährt (Gubernatis 1990, Lerut 1990). Niedrige Konzentrationen an GOT und GPT sind Zeichen eines geringeren hepatozellulären Konservierungsschadens und einer besseren Organfunktion nach Reperfusion (Ontell 1988). Die Höhe der GOT korreliert dabei mit dem Ausmaß der Nekrose der Hepatozyten (Bao 1994, Rauen 1994). Dies konnte tierexperimentell an der isoliert perfundierten Leber bestätigt werden (Bell 1993, Tokunaga 1991b). Somit ist es anhand der Bestimmung der GOT und GPT möglich, das Ausmaß der Schädigung der Hepatozyten in den einzelnen Gruppen abzuschätzen.

Es ergaben sich in den einzelnen Gruppen signifikante Unterschiede für GOT und GPT. Die kaltgelagerten Lebern dienten als Kontrollgruppe. Am Ende der Kaltkonservierung bzw. zu Beginn der Reperfusion ergaben sich schwach signifikante Unterschiede (p<0,05) für die GOT und stark signifikante Unterschiede (p<0,01) für die GPT mit geringeren Serumkonzentrationen für die mit Maschinen-UW-Lösung kontinuierlich kaltperfundierten Lebern im Vergleich zu der Kontrollgruppe. Diese Unterschiede ließen sich auch nach 60 Minuten der Reperfusion nachweisen. Am Ende der Reperfusion zeigten sich zwar höhere Konzentrationen für die Kaltlagerungsgruppe, diese Unterschiede waren aber nicht signifikant. Ungeklärt bleibt, ob am Ende der Reperfusion in beiden Gruppen eine so ausgedehnte Nekrose des Leberparenchyms vorliegt, so daß ein weiterer Anstieg der Serumkonzentrationen der GOT und GPT nicht möglich ist. Weiterhin läßt sich nicht klären, ob die fehlenden statistischen Unterschiede am Ende der Reperfusion Ausdruck eines noch vorhandenen Regenerationspotentials sind. Dann würden die durch die Kaltlagerung initial stärker geschädigten Lebern eine der kontinuierlichen Perfusion vergleichbare Langzeitfunktion ermöglichen. Eine klinische Studie, bei der fünfzig Prozent der transplantierten Lebern trotz hoher postoperativer GOT- und GPT-Serumkonzentrationen über 2500 U/l eine gute Langzeitfunktion aufwiesen, könnte dafür ein Hinweis sein (Katz 1994). Zusätzlich würde dies den Beobachtungen einiger Autoren entsprechen, die tierexperimentell eine Kaltlagerung über achtundvierzig Stunden realisieren konnten (Jamieson 1988a). Dagegen spricht, daß in verschiedenen experimentellen Modellen, in denen einer kontinuierlichen Perfusion oder Kaltlagerung


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über zweiundsiebzig bzw. achtundvierzig Stunden eine Retransplantation folgte, GOT und GPT erst ein bis zwei Tage postoperativ maximale Serumkonzentrationen erreichten und sich in den folgenden fünf Tagen normalisierten (van Gulik 1990). Mit einer Reperfusion über dreihundert Minuten kann somit nicht das gesamte Ausmaß des Reperfusionschadens erfaßt werden. Vielmehr wäre bei einer Verlängerung der Reperfusion ein weiterer Anstieg der Transaminasen zu erwarten mit einem Maximum nach ein bis zwei Tagen.

In einer zukünftigen Untersuchung sollte mit einem länger gewählten Konservierungszeitraum die Frage beantwortet werden, ob unser Kaltkonservierungszeitraum zu kurz gewählt war, um in den einzelnen Gruppen einen verschieden stark ausgeprägten Konservierungsschaden zu erzeugen.

Zu allen Zeitpunkten der Reperfusion ergaben sich für die GOT (p<0,01) und die GPT stark signifikante Unterschiede zwischen der UW- und der HTK-Gruppe mit niedrigeren Werten für die UW-Gruppe. Bezogen auf die klassischen Nekroseparameter bietet die kontinuierliche Kaltperfusion mit Maschinen-UW-Lösung eine bessere Leberkonservierung als die kontinuierliche Kaltperfusion mit HTK-Lösung. Bei einem Vergleich anhand der isoliert perfundierten Leber hatten die in UW-Lösung über 48 Stunden gelagerten Lebern einen geringeren Konservierungsschaden (Adham 1997, den Butter 1995). Im Rattentransplantationsmodell konnte eine sichere Kaltlagerungszeit mit der HTK-Lösung bis 24 Stunden erreicht werden. Eine Konservierung über diesen Zeitraum war nicht möglich (van Gulik 1993, van Gulik 1994). In einer neueren prospektiven Studie, die klinisch den Einsatz der HTK- mit der UW-Lösung verglich, fanden sich bei einer Konservierungszeit von bis zu fünfzehn Stunden keine signifikanten Unterschiede (Erhard 1994). Somit ist die HTK-Lösung für Konservierungszeiträume unter vierundzwanzig Stunden geeignet.

Der Vergleich der mit FU-Lösung kontinuierlich kaltperfundierten Organe mit der UW-Gruppe läßt unter Heranziehung der GOT- und GPT-Serumkonzentration ein ähnliches Ausmaß des Konservierungsschadens annehmen.

Eine Aussage über eine mögliche Wiederaufnahme der Organfunktion und damit über eine initiale Nichtfunktion nach Reperfusion ist mit unserem Versuchsmodell nicht möglich. Hierzu müßte die ex-vivo Reperfusion mit einer nach Kaltkonservierung durchzuführenden Transplantation verglichen werden. Iu konnte mit solch einem Modell zeigen, daß die Bestimmung der Serumkonzentrationen von GOT und LDH im zirkulierenden Reperfusat


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geeignet erscheinen, eine Aussage über die Aufnahme der Organfunktion auch ohne Implantation zu ermöglichen (Iu 1987).

AP, GGT und Bilirubin

Die AP ist in der Langzeitkonservierung erst wenig untersucht bzw. häufig werden die Ergebnisse nicht mitgeteilt. Im Rattenmodell ließen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen päoperativer Bestimmung und nach Kaltlagerung feststellen (Matsui 1994). Jedoch betrug die Konservierungszeit vor Implantation nicht mehr als 90 Minuten, und eine kontinuierliche Perfusion wurde nicht durchgeführt. Auch nach einer Kaltlagerung über 50 bis 150 Minuten in Ringer-Lösung und anschließender Reperfusion der Leber mit Eigenblut über drei Stunden wurden keine Veränderungen der AP und des Bilirubins beobachtet (Yanaga 1990).

Zwischen den einzelnen Gruppen bestanden bereits präoperativ signifikante Unterschiede. Dabei lagen die Mittelwerte der einzelnen Gruppen zwischen 85,7 (±6,6) U/l in der FU- und 216,8 (±27,6) U/l in der Kaltlagerungsgruppe. In diesem Zusammenhang ist die Einordnung der im Verlauf zum Teil signifikanten Unterschiede nur begrenzt möglich. Die präoperativen und zu Beginn der Reperfusion gemessenen Serumkonzentrationen der AP waren in der Kontrollgruppe signifikant höher (p<0,01) als in den anderen Gruppen. Nach 60 und 300 Minuten Reperfusion ließen sich nur noch Unterschiede zur FU- und zur HTK-Lösung nachweisen. Es zeigten sich über die gesamte Versuchsdauer signifikante Unterschiede mit geringeren Serumkonzentrationen in der UW-Gruppe im Vergleich mit der FU- und der HTK-Gruppe. Trotz dieser Unterschiede blieb die AP in allen Gruppen und an allen Meßzeitpunkten im Referenzbereich (Plonait und Bickhardt 1988)

Interessant ist die Beobachtung, daß die AP-Serumkonzentration bei Umrechnung auf U/l zu Beginn der Warmperfusion im Vergleich mit den präoperativen Werten in allen Gruppen geringer ist. Bis zum Versuchsende werden die Ausgangskonzentrationen in der UW-Gruppe zu 86,3%, in der FU-Gruppe zu 114,0%, in der HTK-Gruppe zu 68,1% und in der Referenzgruppe zu 46,2% erreicht. Dabei ist der Anstieg während der Warmperfusion in den kaltperfundierten Gruppen größer als in der Kaltlagerungsgruppe. Die resultierende Frage bleibt offen, weshalb einige Versuchsgruppen mehr und andere weniger ihren präoperativen Ausgangswert erreichen. Die geringen Konzentrationen zu Beginn der Warmperfusion lassen sich möglicherweise mit einer Verminderung des Metabolismus während der Kaltkonservierung durch die Hypothermie mit einer geringeren Synthese und


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Sekretion des Enzyms in den extrazellulären Raum erklären. Die signifikanten Unterschiede mit höheren Werten der Kontrollgruppe zu Beginn der Warmperfusion könnte durch ein wash out der Leber durch die Konservierungslösungen in den kontinuierlich kaltperfundierten Gruppen bedingt sein, welches eine Erniedrigung der Serumkonzentration nach sich zieht. Dieser Ausspüleffekt müßte jedoch auch die anderen bestimmten klinisch-chemischen Parameter betreffen und es ist schwer vorstellbar, weshalb sich ein Ausspülen der Organe mit Ablassen der Lösungen zu Beginn der Warmperfusion stärker auf die AP-Serumkonzentrationen als beispielsweise auf die Transaminasen auswirken sollte.

Für die GGT läßt sich ebenfalls beobachten, daß die Werte bei Umrechnung auf U/l zu Beginn der Warmperfusion im Vergleich mit den präoperativen Werten in den kaltperfundierten Gruppen geringer sind. Analog zur AP wurden auch hier im Verlauf der Warmperfusion die präoperativen Ausgangswerte erreicht und zum Teil in den einzelnen Gruppen übertroffen (UW-Gruppe zu 146,9%, FU-Gruppe zu 147,3%, HTK-Gruppe zu 188,6% und die Kontrollgruppe zu 101,6%). Auch hier ist wie bei der AP der Anstieg in den kaltperfundierten Gruppen größer als in der Kontrollgruppe. Sie bleiben dabei aber im Referenzbereich oder waren grenzgradig erhöht.

Die Bestimmung des Gesamtbilirubins eignete sich in unserem Versuchsmodell nicht zur Differenzierung der Güte der Organkonservierung in den einzelnen Gruppen. In allen Versuchsgruppen kam es zum Versuchsende zu einem leichten Anstieg mit einer leicht pathologischen Gesamtbilirubinserumkonzentration. Signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen traten nur sporadisch auf und ließen keine Regelhaftigkeit erkennen.

Insgesamtgesehen zeigen die Ergebnisse der Alkalischen Phosphatase, der GGT und des Gesamtbilirubins die Intaktheit der extra- und intrahepatischen Gallenwege an, ohne eine zweifelsfreie Abschätzung des Konservierungsschadens zu ermöglichen. Es kann jedoch festgehalten werden, daß in der kanalikulären Hepatozytenmembran lokalisierte Enzyme durchaus zur Abschätzung des Konservierungsschadens geeignet sind, wie Untersuchungen anhand der 5’-Nucleotidase zeigen konnten (van Gulik 1994).

PCHE und Albumin

Wenn man postuliert, daß eine hohe Serumkonzentration an PCHE und Albumin mit einer besseren Organkonservierung einhergeht, dann stehen die Ergebnisse der PCHE im Widerspruch zu den ermittelten Ergebnissen der GOT und GPT. Die mit HTK-Lösung


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konservierten Lebern haben nach der Konservierung und während der Reperfusion signifikant höhere PCHE-Serumkonzentrationen im Vergleich mit den mit UW- und FU-Lösung kontinuierlich perfundierten Organen. Es ist jedoch wahrscheinlich, daß die zu Beginn der Reperfusion signifikant erhöhten GOT- und GPT-Serumkonzentrationen im Vergleich mit der UW- und der FU-Gruppe für eine nekrosebedingte Erhöhung in der HTK-Gruppe sprechen. Danach ist eine höhere lebereigene Syntheseleistung der HTK- und der Referenzgruppe nach 44 Stunden Kaltkonservierung nicht vorstellbar. Dies deckt sich mit verschiedenen Untersuchungen, die für eine Kaltlagerung mit der HTK-Lösung eine maximale Konservierungszeit von 24 Stunden erzielen konnten (van Gulik 1993, van Gulik 1994). Möglicherweise ist der Konservierungsschaden in der HTK- und der Kontrollgruppe so ausgeprägt, daß bereits vorher synthetisierte, intrazellulär deponierte und noch nicht sezernierte Proteine durch die Nekrose in den Extrazellulärraum freigesetzt werden.

Für die Albumin-Konzentration ergaben sich im Gegensatz zur PCHE keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Gruppen. Dies ist möglicherweise mit der langen Halbwertzeit des Albumins zu erklären. Zu erwähnen ist jedoch, daß auch die PCHE eine Halbwertzeit von zehn Tagen besitzt. Zusammenfassend eignen sich PCHE und Albumin nicht die signifikanten Unterschiede der Transaminasen, welche zur Abschätzung des hepatischen Konservierungsschadens etabliert sind, zu untermauern.

4.2. Weitere Parameter

Gallesekretion

Die Gallesekretion ist ein Indikator für die Güte der Stoffwechselaktivität der Leber. Nur intakte Hepatozyten sind in der Lage eine ausreichende Gallesekretion zu erreichen. In der klinischen Lebertransplantation ist die Wiederaufnahme der Gallesekretion nach Reperfusion des Organs ein wichtiger Marker zur Beurteilung der Organfunktion (Kamiike 1988). Dabei sind die Menge und die Farbe der Gallesekretion entscheidend (Matsui 19940). Dies gilt auch für das Modell der isoliert perfundierten Leber (Adham 1997, Bowers 1987). Anhand dessen konnte gezeigt werden, daß das Ausmaß der Reduktion der Gallesekretion mit dem Grad der Leberzellschädigung einhergeht (Ackerman 1966). Bereits intraoperativ gab es signifikante Unterschiede mit einer höheren Gallesekretion der Referenzgruppe im Vergleich mit der UW- und der FU-Gruppe. Während keine kaltgelagerte Leber während der Organkonservierung Galle produzierte, wurde in den


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Perfusionsgruppen ein wasserklares Sekret drainiert. Hierbei handelt es sich um ein Transsudat, welches durch Filtration des zirkulierenden Kaltperfusats in die Gallengänge während der Kaltperfusion entsteht (Mieny 1968). Die Messung der Gallesekretion während der Warmperfusion war in den ersten 60 Minuten in der UW-Gruppe signifikant höher als in allen anderen Gruppen. Dies spricht für eine bessere Kaltkonservierung durch die kontinuierliche Kaltperfusion im Vergleich mit der Standardkaltlagerung. Diese Unterschiede bestehen bis zur letzten Stunde, sind zu diesem Zeitpunkt aber nicht mehr signifikant. Im Vergleich mit den Transaminasen zeigt sich ein Trend, wobei eine geringere Gallesekretion mit einer höheren Serumkonzentrationen an GOT und GPT einhergeht. Dies konnten andere ebenfalls beobachten (Ontell 1988). Offen bleibt die Frage, ob die der HTK-Gruppe vergleichbare mäßige Gallesekretion in der FU-Gruppe eher das Ausmaß des Kaltkonservierungs- und Reperfusionsschadens beschreibt als die klassischen Nekrosemarker, da diese durch das Freispülen mit Lösung C vor Beginn der Reperfusion beeinflußt sein könnten.

Gefäßwiderstand der Arteria hepatica communis

Die Schädigung der Sinusendothelien während der Reperfusion hat einen entscheidenden Einfluß auf die Schädigung der Mikrozirkulation und damit auf das Ausmaß des gesamten Konservierungsschadens (McKeown 1988). Je stärker diese Schädigung ausgeprägt ist, desto geringer ist die gemessene Leberperfusion nach Reperfusion (Klar 1997). Dies bedeutet, da sich der arterielle Fluß aus dem Quotienten des arterieller Drucks und des arteriellen Widerstands zusammensetzt, daß je höher der arterielle Widerstand, desto höher muß der von den Rollerpumpen aufgebrachte Druck sein, um den arteriellen Fluß konstant zu halten. Ein geringerer arterieller Widerstand während der Warmperfusion ist somit Ausdruck eines geringeren Reperfusionsschadens (Yamamoto 1991). Ein hoher Widerstand ist ein Indikator einer stärkeren Schädigung der Sinusendothelien mit Verlegung der Strombahn und Einschränkung der Gefäßregulation.

Wenn man die Widerstände mit den Transaminasen und der Gallesekretion vergleicht, läßt sich feststellen, daß die mit UW-Lösung kontinuierlich perfundierten Lebern die geringsten Konzentrationen an GOT und GPT, die höchste Gallesekretion und die geringsten arteriellen Widerstände während der Warmperfusion besitzen. Im Vergleich dazu zeigt die Referenzgruppe signifikant höhere arterielle Widerstände, höhere GOT- und GPT-Werte und eine geringere Gallesekretion, mit zu Beginn der Warmperfusion


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signifikanten Unterschieden. Dies bestärkt die Annahme, daß eine kontinuierliche Kaltperfusion einer traditionellen Kaltlagerung überlegen ist. Der Verlauf des arteriellen Widerstands der Arteria hepatica comm. in der FU-Gruppe ist ähnlich der in der UW-Gruppe, was in Einklang zu GOT und GPT steht und die Wertigkeit der geringeren Gallesekretion in der FU-Gruppe in Frage stellt.

Lebergewicht postoperativ und nach Warmperfusion

Ein wichtiges Ziel einer Konservierungslösung ist die Minimierung des durch Hypothermie induzierten Zell- und Gewebsödems (Belzer 1988), welches besonders während der Reperfusion zu einer Schädigung der Mikrozirkulation führt. Durch die Verminderung des Zellödems nach Reperfusion durch den Einsatz der UW-Lösung konnte bei der humanen Lebertransplantation beispielsweise die Häufigkeit der Thrombose der Arteria hepatica communis reduziert werden (Todo 1989, Belzer 1988). Bei der Langzeitkonservierung der Leber mit UW-Lösung über vierundzwanzig Stunden nimmt der Gewebswassergehalt während der Kaltkonservierung kontinuierlich ab. Bei der HTK-Lösung bleibt er während der Kaltkonservierung konstant (Steffen 1990, Steininger 1991). Während der anschließenden Warmperfusion kommt es zu einem signifikanten Anstieg des Gewebswassergehaltes beider Lösungen im Vergleich mit den Ausgangswerten. Die zunehmende Reduktion des Wassergehalts während der Kaltkonservierung bewahrt die mit UW-Lösung konservierten Lebern nicht vor einem intrazellulären Ödem bei Reperfusion (Bell 1993). In unseren Versuchsgruppen kam es zu einer Gewichtszunahme im Vergleich Hepatektomie versus Ende der Warmperfusion um 22,8 (±3,1) % in der UW, 19,0 (±1,6) % in der FU-, 51,0 (±5,6) % in der HTK- und 54,1 (±4,5) % in der Kaltlagerungsgruppe, die ein unterschiedliches Ausmaß des postischämischen Ödems reflektiert. Dies hat eine unterschiedliche Verteilung des Blutflußes in den Sinusoiden mit anschließender fokaler Leberzellnekrose zur Folge (Shibayama 1991). Es besteht während der Warmperfusion ein Trend zwischen einer stärkeren Gewichtszunahme mit einem geringeren arteriellen Widerstand, einer höheren Serumkonzentration an GOT und GPT und einer höheren Gallesekretion im Vergleich der Versuchsgruppen. Auch bei der Zunahme des Lebergewichts befinden sich FU- und UW-Gruppe auf ähnlichen Niveau, was als weiteres Indiz dafür gewertet werden kann, daß die alleinige Betrachtung der Gallesekretion nicht ausreicht, um den Konservierungsschaden abzuschätzen.


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4.3. Eingesetzte Konservierungslösungen

Flush

Die Flush-Konservierung der Arteria hepatica communis nach Präparation der Lebergefäße erfolgte mit einem Liter UW-Lösung über eine Druckmanschette mit 180 mmHg. Dies geschah mit der Erwartung, daß das Freispülen der Arterie mit einer höheren Flußgeschwindigkeit einen positiven Einfluß auf das Ausmaß des Konservierungsschadens durch ein komplettes wash out der Leber hat (Blumhardt 1993). Die durch hohe Flußgeschwindigkeiten bei der Flush-Konservierung gefürchtete Schädigung der Sinusendothelien konnte morphometrisch nicht bestätigt werden (Aminalai 1992).

UW-, HTK-Lösung und Kaltlagerung

Wir haben die Kaltperfusion in der UW-Gruppe mit einer modifizierten UW-Lösung, daß heißt mit inversem Natrium-Kalium-Verhältnis und der Verwendung von Gluconat anstelle von Laktobionat durchgeführt. Diese Lösung wurde erfolgreich zur Langzeitperfusion der Niere über fünf Tage eingesetzt (McAnulty 1989). Mit einer inversen Kalium-Natrium Relation lassen sich bei der humanen Lebertransplantation nach der Reperfusion der unerwünschte kardioplegische Effekt und das Risiko von Vasospasmen mit systemischer arterieller Hypotension minimieren. Durch den geringeren vasokonstringierenden Kalium-Effekt ist zusätzlich ein schnelleres Freispülen während der Flush-Konservierung durchführbar (Marshall 1990). Ein hoher Kalium-Gehalt scheint einen geringeren Effekt auf das intrazellzuläre Ödem zu haben als früher angenommen. Vielmehr erscheinen andere Inhaltsstoffe der UW-Lösung, wie z.B. Laktobionat und Raffinose wichtiger in der Prävention eines Zellödems (Belzer 1988, Sumimoto 1990). Dies ließ sich auch an isolierten Hepatozyten-Adhäsionskulturen bestätigen (Klöppel 1994). Mehrere Arbeitsgruppen konnten für die Kaltlagerung keine signifikanten Unterschiede der Ausprägung des Konservierungsschadens im Vergleich dieser mit der üblichen Elektrolyt-Relation der UW-Lösung zeigen (Howden 1992, Marshall 1990, Moen 1989, Wicomb 1990).

Die vergleichbaren geringeren GOT- und GPT-Serumkonzentrationen der mit der FU- und der mit Maschinen-UW-Lösung perfundierten Lebern sind ein weiteres Argument gegen die Bedeutung des Elektrolytverhältnisses der Standard-UW-Lösung.

Die geringere Lebergewichtszunahme in der UW- und der FU-Gruppe als Ausdruck eines


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geringeren Zellödems sprechen ebenfalls gegen die Relevanz der Elektrolytzusammensetzung der Standard-UW-Lösung. Eine histopathologische Untersuchung der von uns konservierten Organe mit dem Nachweis einer geringeren intrazellulären Flüssigkeitsretention könnte dies untermauern. Pienaar et al. kamen in einer Studie zu einem entgegengesetzten Resultat (Pienaar 1990). In dieser experimentellen Langzeitperfusionsstudie wurden in die Gruppe der inversen Elektrolyt-Relation aber nur zwei Versuchstiere eingeschlossen. Statistische Aussagen mit allgemeiner Gültigkeit sind deshalb begrenzt. Zudem spielt sicherlich auch die speziesspezifische Sensibilität zu den verschiedenen Schädigungsmechanismen während der Organkonservierung eine Rolle. Viele im Rattenmodell gewonnene Erkenntnisse lassen sich nicht ohne weiteres auf Hunde, Schweine und Menschen übertragen.

Der Vorteil einer kontinuierlichen Perfusion mit der UW-Lösung konnte im Vergleich mit der Kaltlagerung über zweiundsiebzig Stunden tierexperimentell bestätigt werden. Hierbei wurde eine höhere Konzentration an Adeninnukleotiden der perfundierten Lebern als Ausdruck eines besseren Energiegleichgewichts der Hepatozyten dokumentiert (Yamamoto 1991). Dabei finden während der hypothermen kontinuierlichen Perfusion weniger energieverbrauchende Reaktionen statt und es fallen weniger zu verstoffwechselnde Endprodukte an als bei einer einfachen Kaltlagerung (Kamiike 1988, Lanir 1988). Interessanterweise wurde einer reinen Oxygenierung wie in unserem und anderen Modellen (Pienaar 1990) hier ein Fluorcarbon-Zusatz zum Blut als Sauerstoffträger während der Reperfusion der Vorzug gegeben. Eine neuere Studie zeigte beim Vergleich einer kontinuierlichen Perfusion über vierundzwanzig Stunden mit der Kaltlagerung sogar eine Zunahme von ATP bei annähernd stabilen Laktat- und Glycogenkonzentrationen (Dutkowski 1998).

FU-Lösung

Eine Sonderstellung nimmt die FU-Lösung ein, da hier zusätzlich zu dem initialen Flush nach Hepatektomie mit Lösung A und der Kaltkonservierung mit Lösung B am Ende der Kaltperfusion vor Gabe des intraoperativ gewonnenen Eigenblutes eine Freispülung des Organs in der Perfusionskammer mit Lösung C erfolgte. Diese Konservierungslösung besitzt wie die von uns getestete Maschinen-UW-Lösung ein extrazelluläres Elektrolytverhältnis. Als Impermeant wird Sucrose anstelle von Raffinose verwandt. Mit einer Lösung, die auf den gleichen Prinzipien basiert ließen sich für die Kaltlagerung im


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Rattenmodell bessere Ergebnisse erzielen als mit der Standard-UW-Lösung (Tokunaga 1991a). Eine andere Arbeitsgruppe konnte am Hundetiermodell diese Ergebnisse nicht bestätigen (Zhu 1993).

Möglicherweise sind die signifikanten Unterschiede der GOT- und GPT-Serumkonzentrationen zu Beginn der Reperfusion im Vergleich mit der HTK-Lösung und der Kaltlagerung durch das zusätzliche Freispülen mit der Gerlach-FU-Lösung C beeinflußt. Das Effluat wurde nicht analytisch untersucht. Deshalb muß eine abschließende Beantwortung der Frage ausbleiben. Es gibt jedoch Hinweise, daß solch ein Freispülen mit erheblichen Mengen an Enzymverlust durch das Effluat verbunden ist (Rauen 1994). Dabei können die Viskositätsunterschiede der einzelnen Konservierungslösungen Unterschiede im wash out produzieren, die über die tatsächliche Schädigung der Leber keine verläßliche Aussage ermöglicht. Fraglich ist allerdings, ob sich die am Ende der Reperfusion bestehenden signifikanten Unterschiede zur HTK-Gruppe allein mit dem mechanischen Vorgang des Freispülens erklären lassen.

4.4. Möglichkeiten und Grenzen des Versuchsmodells

Das Modell der isolierten Perfusion der Leber fand bereits Anwendung zur Beantwortung physiologischer Fragestellungen (Abouna 1969, Ikeda 1990), klinisch zur Überbrückung des hepatischen Komas (Elmslie 1970, Chari 1994), zur Konservierung vor einer Transplantation (Bell 1993, Sung 1974) und zum Vergleich verschiedener Konservierungslösungen (Adham 1997, Jamieson 1988b). Methodisch bestehen bisweilen erhebliche Unterschiede im Vergleich mit unserem Versuchsmodell und auch zwischen den einzelnen Modellen untereinander. So wurden verschiedene Tiermodelle untersucht, die Konservierungszeiträume variiert, verschiedene Konservierungslösungen getestet und die ex-vivo Reperfusion zum einem mit Blut, zum anderen mit Perfusat nach Kaltlagerung bzw. Kaltperfusion durchgeführt. Unterschiede bestehen auch in der Perfusionstechnik und in der Durchführung einer Transplantation bzw. einer ex-vivo Reperfusion nach Kaltperfusion.

Bereits im Jahre 1968 wurde mit der kontinuierlichen Perfusion Leber im Vergleich mit der einfachen Kaltlagerung eine bessere Kaltkonservierung beschrieben (Mieny 1968). Weiterhin gelang vor dem Einsatz der UW- und der HTK-Lösung zur Lebertransplantation die erfolgreiche kontinuierliche Perfusion über achtundvierzig Stunden mit einer auf Haemaccel als Impermeant basierenden isotonen Zitratlösung (Tamaki 1987). Seit den


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ersten beschriebenen Erfolgen bei der Nierenkonservierung mit der UW-Lösung (McAnulty 1989) versuchten verschiedene Arbeitsgruppen eine kontinuierliche Langzeitperfusion der Leber mit dieser Lösung (Pienaar 1990, Yamamoto 1991, Yanaga 1990).

Die Hepatektomie der Versuchstiere folgte in unseren Experimenten der Technik der humanen Lebertransplantation. Mit der Perfusionskammer verwendeten wir ein geschlossenes und stabiles System zur isolierten Untersuchung der Leber. Die Perfusionskammer konnte während der Organkonservierung unbeaufsichtigt gelassen werden. Es erfolgten vom zeitlichen Ablauf zufällige Kontrollen der Versuchsapparatur. Drei Versuche mußten abgebrochen werden, ein Mal Kaltlagerungsgruppe, sowie zwei Mal in der HTK-Gruppe. Dabei kam es in zwei Fällen zu operationstechnischen Fehlern, die während der Konservierung zum Abbruch zwangen, und in einem Fall trat ein technischer Defekt der Versuchsapparatur während der Kaltperfusion auf. Somit mußten insgesamt 27 Tiere hepatektomiert werden, um eine Gruppenstärke von jeweils sechs Tieren zu erreichen.

Prinzipiell läßt sich mit solch Versuchskammer, die den jeweiligen physiologischen Bedürfnissen des zu untersuchenden Organs angepaßt werden kann, eine ex-vivo Testung anderer Organe mit unterschiedlichen Konservierungslösungen und verschieden langen Konservierungszeiten vorstellen. Die kontinuierliche Perfusion erlaubt Sauerstoff und wichtige Metabolite zuzuführen, sowie Stoffwechselendprodukte zu entfernen. Der Vorteil besteht in der isolierten Betrachtung eines Organe. Systemisch wirkende hämodynamische oder biochemische Störfaktoren anderer Organe lassen sich genauso ausschließen wie akute Abstoßungsreaktionen, die mit dem Konservierungsschaden interferieren könnten. Zusätzlich bietet das Modell optimale Voraussetzungen eines kontinuierlichen hämodynamischen Monitorings und eine leichte Durchführung der notwendigen Laborentnahmen und Leberfunktionstests. Weiterhin ergibt sich anhand unseres Versuchsaufbaus ohne eine sich der Konservierung anschließende Transplantation ein erhebliches Potential, Versuchstiere einzusparen. Die Organe eines Tieres können für unterschiedliche Experimente genutzt werden. Schließlich wäre es denkbar, mit der Apparatur neben der hypothermen kontinuierlichen Perfusion verschiedene Kreislaufverhältnisse ex-vivo zu simulieren, um die Auswirkung der Ischämie auf die Leber und andere Organe zu studieren, die nicht in Zusammenhang mit einer Organkonservierung stehen.


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Der Vorteil einer geschlossener Perfusionsapparatur mit Simulierung der Verhältnisse der Reperfusion durch Entfernen der Konservierungslösung aus dem System und Gabe des intraoperativ gewonnenen Blutes während der Erwärmung erlaubt zur Zeit nur einen begrenzten Qualitätsvergleich mit anderen Ergebnissen. Um letztendlich die Aussagekraft der isolierten Betrachtung der Leberkonservierung und Reperfusion in unserem Modell beurteilen zu können, müßten weitere Versuche folgen, bei denen nach der Organkonservierung eine Implantation in ein Empfängerschwein erfolgt, da zwar das Ausmaß des Konservierungsschadens gemessen werden kann, eine Aussage über die Aufnahme der Organfunktion nach Implantation der Leber jedoch nicht möglich ist (Tokunaga 1991b).

Abschließend stellt sich die Frage, wie sich die kontinuierliche Perfusion technisch für die Konstruktion einer Perfusionsmaschine umsetzen läßt, die den hohen Standards der humanen Medizin folgt. Das daran prinzipiell Interesse besteht zeigt die Einführung des Life Sustainer 1000 (Sadri 1997). Auch wenn der kontinuierliche Einsatz technisch und klinisch nicht realisierbar sein sollte, konnte gezeigt werden, daß selbst eine Kombination von Kaltlagerung mit Kaltperfusion bzw. die Kombination von Kaltlagerung, Kaltperfusion und erneuter Kaltlagerung der Standardkaltlagerung überlegen ist (van Gulik 1990). Dies könnte in einer Zeit eines das Angebot übersteigenden Bedarfs an zu transplantierenden Lebern split-liver Verfahren nach einer etwaigen Perfusion mit anschließender Kaltlagerung während der Verschickung ermöglichen.

4.5. Abschließende Beurteilung und Ausblick

Unter Berücksichtigung der klassischen Lebernekroseparameter GOT und GPT, der Gallesekretion, der arteriellen Widerstände und der Lebergewichtszunahme ist die kontinuierliche Kaltperfusion mit Maschinen-UW-Lösung der Kaltlagerung in Belzer-UW-Lösung überlegen. Unterschiede für GOT, GPT und Gallesekretion sind zu Beginn der Warmperfusion signifikant, im Verlauf nur als Trend darstellbar. Gleiches gilt für den Vergleich mit der HTK-Lösung, wo die GOT- und GPT-Werte allerdings während der gesamten Warmperfusion signifikant höher sind. Die Bestimmung der Gallengangsparameter während der Warmperfusion reflektiert in allen Versuchsgruppen eine Intaktheit der intra- und extrahepatischen Gallengänge. Auch die im Gegensatz zu den anderen Parametern zum Teil signifikant höheren PCHE-Werte in der HTK- und Kaltlagerungsgruppe erfordern eine weitere Klärung.


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Theoretisch erscheint der Versuchsaufbau geeignet, neue, bisher nur in der Zellkultur oder am Kleintiermodell getestete Konservierungslösungen zu beurteilen, was wir exemplarisch anhand der Gerlach-FU-Lösung gezeigt haben.

In einer weiteren Versuchsgruppe könnte anstelle der Reperfusion mit Eigenblut in der extrakorporalen Versuchsapparatur eine Transplantation erfolgen, um beurteilen zu können, in wieweit der von uns in den einzelnen Gruppen erzeugte und gemessene Konservierungsschaden eine Funktionsaufnahme des Organs überhaupt ermöglicht.


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