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

Aus der Klinik für Allgemein-, Visceral- und Transplantationschirurgie, Charité Campus Virchow-Klinikum, Humboldt-Universität zu Berlin, Direktor: Prof. Dr. Peter Neuhaus


Vergleich verschiedener Konservierungslösungen in der Langzeitperfusion der Leber anhand klinisch-chemischer Parameter
INAUGURAL-DISSERTATION

Zur Erlangung der medizinischen Doktorwürde

am Virchow-Klinikum Medizinische Fakultät Charité der Humboldt-Universität zu Berlin

vorgelegt von Wassilios Meißner aus Berlin

Gutachter:
Referent: Professor Dr. P. Neuhaus
Koreferent: Professor Dr. S. Rosewicz

Gedruckt mit Genehmigung des Virchow-Klinikums, Medizinische Fakultät Charité der Humboldt-Universität zu Berlin.

Eingereicht am: 02.03.1999

Promoviert am: 05.11.1999

Keywords:
liver transplantation-organ preservation-preservation solution-continuous perfusion, Lebertransplantation-Organkonservierung- Konservierungslösung-kontinuierliche Perfusion

Abstract

COMPARISON OF DIFFERENT PRESERVATION SOLUTIONS FOR LONG-TERM CONTINUOUS PERFUSION OF THE LIVER

The introduction of the University of Wisconsin (UW) solution for liver preservation in 1988 allowed for the first time the extension of the safe cold storage time up to 24 hours. Nevertheless, severe organ dysfunction of the liver may still occur postoperatively, depending on the quality and the duration of organ preservation. Therefore, improved organ preservation should make possible a higher rate of immediate organ function after transplantation and the extension of the safe cold storage time avoiding any wastage of organs due to liver dysfunction.

Our study aimed to investigate whether continuous perfusion of pig livers in comparison to simple cold storage with the UW solution results in improved preservation. Furthermore, we examined if our extracorporal perfusion system, modified by P. Neuhaus, would be suitable to test new preservation solutions before clinical use allowing the establishment of a new in-vitro model. Thus, livers were perfused continuously using the Free University (FU) solution and the Histidine Tryptophan Ketoglutarate (HTK) solution respectively and preservation was compared to the UW solution.

The preservation injury was measured in-vitro during a subsequent warm perfusion of the organ with pig blood. Differences between continuous perfusion and simple cold storage were significant. Lower concentrations of the transaminases in the UW group were associated with a higher bile secretion, a lower arterial pressure and a lower increase of the liver weight. Results obtained for the FU group suggest a comparable quality of preservation compared to livers continuously perfused with UW solution, whereas the extent of the preservation injury was significantly higher in the HTK group.

In conclusion, in our experimental design continuous perfusion with UW solution seems to be a better method for organ preservation suggesting that the clinical use of this technique may be beneficial. Large experience with continuous perfusion for human renal procurement has proven its technical feasibility.

Zusammenfassung

Seit der Einführung der University of Wisconsin (UW)-Lösung ist für die humane Lebertransplantation eine sichere Kaltkonservierung von 24 Stunden möglich. Ungeachtet dieser Verbesserung kann es postoperativ weiterhin zu schweren Leberfunktionsstörungen bis hin zum Transplantatversagen kommen. Die Leberfunktionsstörungen stehen in engem Zusammenhang mit der Qualität und der Dauer der Organkonservierung. Eine verbesserte Organkonservierung sollte deshalb eine höhere Funktionsrate nach Implantation und eine Verlängerung der sicheren Konservierungsdauer ermöglichen.

Mit der Untersuchung sollte die Frage beantwortet werden, ob eine kontinuierliche Perfusion von Schweinelebern mit der UW-Lösung anstelle einer Standardkaltlagerung in UW-Lösung einen geringeren Konservierungsschaden nach sich zieht. Weiterhin sollte mit dem Ziel der Etablierung eines in-vitro-Modells geklärt werden, ob mit dem modifizierten Modell der extrakorporalen Perfusion nach P. Neuhaus neue Konservierungslösungen unter Einsparung von Versuchstieren getestet werden können. Vor diesem Hintergrund wurde in zwei weiteren Versuchsgruppen die kontinuierliche Kaltperfusion mit der Freie Universität (FU)- bzw. der HTK-Lösung durchgeführt.

Der Konservierungsschaden der Leber wurde während der sich an die Kaltkonservierung anschließenden Warmperfusion mit Schweineblut in-vitro quantifiziert. Die Unterschiede zwischen der kontinuierlichen Perfusion und der Kaltlagerung waren signifikant, wobei eine geringere Serumkonzentration der Transaminasen in der UW-Gruppe mit einer höheren Gallesekretion, einem geringeren arteriellen Widerstand und einer geringeren Zunahme des Lebergewichts einherging. Die Ergebnisse der FU-Gruppe lassen im Vergleich mit der kontinuierlichen Perfusion mit UW-Lösung eine ähnliche Konservierungsgüte annehmen, während der Konservierungsschaden in der HTK-Gruppe signifikant stärker ausgeprägt war.

Zusammenfassend erwies sich die kontinuierliche Kaltperfusion mit der UW-Lösung als das besser geeignete Konservierungsverfahren, nahelegend, daß ein Einsatz eine sinnvolle Alternative zur Standardkaltlagerung sein könnte. Langjährige Erfahrungen mit der kontinuierlichen Perfusion bei der Nierentransplantation beim Menschen zeigen, daß im klinischen Alltag eine kontinuierliche Organperfusion technisch möglich ist.


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Inhaltsverzeichnis

TitelseiteVergleich verschiedener Konservierungslösungen in der Langzeitperfusion der Leber anhand klinisch-chemischer Parameter
1 Einleitung
1.1.Entwicklung der Organtransplantation
1.1.1.Entwicklung der Lebertransplantation
1.2.Organkonservierung
1.2.1.Der hepatische Konservierungsschaden
1.2.2.Konservierungslösungen
1.2.3.Problem der initialen Nichtfunktion
1.3.Versuchsmodell
1.4.Fragestellung und Zielsetzung
2 Material und Methode
2.1.Versuchstiere
2.2.Versuchsablauf
2.3.Organentnahme
2.4.Aufbau der Perfusionsapparatur
2.4.1.Perfusionskammer
2.4.2.Pumpen und Pumpenregulation
2.4.3.Oxygenator
2.4.4.Dialysator
2.4.5.Temperaturregulation
2.5.Kaltperfusion
2.6.Kaltlagerung
2.7.Warmperfusion
2.8.Versuchsgruppen
2.8.1.Kaltperfusion mit der modifizierten Maschinen-UW-Lösung
2.8.2.Kaltperfusion mit HTK-Lösung
2.8.3.Kaltperfusion mit Gerlach B-FU-Lösung
2.8.4.Kaltlagerung mit UW
2.9.Parameter
2.9.1.Klinisch-chemische Parameter
2.9.2.Gallesekretion
2.9.3.Gefäßwiderstand der Arteria hepatica communis
2.9.4.Lebergewicht postoperativ und nach Warmperfusion
2.9.5.Statistische Verfahren
3 Ergebnisse
3.1.Messung der klinisch-chemischen Parameter
3.2.Weitere Ergebnisse
3.2.1.Messung der Gallesekretion
3.2.2.Messung des Gefäßwiderstandes der Arteria hepatica communis
3.2.3.Messung des Lebergewichts
4 Diskussion
4.1.Wertigkeit der klinisch-chemischen Parameter
4.2.Weitere Parameter
4.3.Eingesetzte Konservierungslösungen
4.4.Möglichkeiten und Grenzen des Versuchsmodells
4.5.Abschließende Beurteilung und Ausblick
5 Zusammenfassung
Bibliographie Literaturverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis
Lebenslauf
Danksagung
Selbständigkeitserklärung

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Zusammensetzung der Standard-UW-Lösung
Tabelle 2: Zusammensetzung der Gerlach A-FU-Lösung
Tabelle 3: Einteilung der Versuchsgruppen
Tabelle 4: Vergleich der Zusammensetzung der Maschinen-UW-Lösung mit der Standard UW-Lösung
Tabelle 5: Zusammensetzung der HTK-Bretschneider Lösung
Tabelle 6: Vergleich der Zusammensetzung der Gerlach B-FU-Lösung mit der Gerlach C-FU-Lösung
Tabelle 7: Mittlere GOT-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen nach 0, 60 und 300 Minuten Warmperfusion
Tabelle 8: Mittlere GPT-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen nach 0, 60 und 300 Minuten Warmperfusion
Tabelle 9: Mittlere GGT-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen nach 0, 60 und 300 Minuten Warmperfusion
Tabelle 10: Mittlere AP-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen nach 0, 60 und 300 Minuten Warmperfusion
Tabelle 11: Mittlere Gesamtbilirubin-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen nach 0, 60 und 300 Minuten Warmperfusion
Tabelle 12: Mittlere PCHE-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen nach 0, 60 und 300 Minuten Warmperfusion
Tabelle 13: Mittlere Albumin-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen nach 0, 60 und 300 Minuten Warmperfusion
Tabelle 14: Mittlere Gallesekretion in den einzelnen Gruppen während der Warmperfusion in Prozent pro Stunde der intraoperativen Gallesekretion
Tabelle 15: Mittlerer arterieller Widerstand in den einzelnen Gruppen nach 15, 60 und 300 Minuten während der Warmperfusion
Tabelle 16: Mittleres Lebergewicht postoperativ und nach Warmperfusion, sowie mittlere prozentuale Gewichtszunahme in den einzelnen Gruppen

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Schematische Darstellung des Aufbaus der Perfusionsapparatur mit Kammer, Blutpumpen und Regelkreisen
Abbildung 2: Schematische Darstellung des Oxygenatorkreislaufs
Abbildung 3: Schematische Darstellung des Dialysekreislaufs
Abbildung 4: Mittlere GOT-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen während der Warmperfusion im Verlauf
Abbildung 5: Mittlere GPT-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen während der Warmperfusion im Verlauf
Abbildung 6: Mittlere GGT- Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen während der Warmperfusion im Verlauf
Abbildung 7: Mittlere AP-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen während der Warmperfusion im Verlauf
Abbildung 8: Mittlere Gesamtbilirubin-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppe während der Warmperfusion im Verlauf
Abbildung 9: Mittlere PCHE-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen während der Warmperfusion im Verlauf
Abbildung 10: Mittlere Albumin-Serumkonzentration in den einzelnen Gruppen während der Warmperfusion im Verlauf
Abbildung 11: Mittlere Gallesekretion in den einzelnen Gruppen während der Warmperfusion in Prozent pro Stunde der intraoperativen Gallesekretion

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