Schön, Michael R. : Transplantation von Lebern Nicht-Herzschlagender Spender im Schweineleber-Transplantationsmodell

11

Kapitel 1. Einleitung

1.1 Mangel an Spenderorganen

In den letzten vier Jahrzehnten wurde die Lebertransplantation zu einem Routineverfahren in der Behandlung von terminalen Lebererkrankungen entwickelt. Die Verbesserung der Transplantationsergebnisse hat zu einer Zunahme der Indikationsstellung geführt. Als Folge nehmen die Wartezeiten für ein geeignetes Spenderorgan weiterhin zu 1 - 7 .

In Deutschland waren zu Jahresbeginn 1997 ungefähr 8900 Patienten für eine Organtransplantation gemeldet. Im gleichen Jahr konnten jedoch nur 3839 Transplantationen durchgeführt werden. Der größte Anteil entfiel auf Nierentransplantationen mit 60% gefolgt von Lebertransplantationen mit 20%. Der Organmangel wird besonders deutlich bei den 145 Patienten, die 1997 in Deutschland verstarben, während sie auf ein geeignetes Spenderorgan warteten. Weitere 53 Patienten mußten von der Warteliste bei Eurotransplant genommen werden, da sich ihr Allgemeinzustand derart verschlechterte, daß eine Organtransplantation ein zu großes Risiko darstellte 8 .

1.2 Ansatzpunkte der Problemlösung

Die Deutsche Stiftung Organtransplantation (DSO), Eurotransplant, wie auch die europäischen Pendants UK-Transplant, Etablissement Français des Greffes und Scandiatransplant haben es sich zur Aufgabe gemacht, die Organspendebereitschaft durch eine Verbesserung der Öffentlichkeitsarbeit und Ausbildung des medizinischen Personals zu erhöhen.

Darüber hinaus gewinnen Projekte an Bedeutung, die sich mit der Erweiterung der Spenderkriterien, der Einbeziehung von Nicht-herzschlagenden Spendern oder der Verwendung von Spenderorganen transgener Tiere beschäftigen 9 - 19 .

1.3 Fragestellungen und Zielsetzungen

1.3 Kalte Ischämie zur Organkonservierung

Die Funktionsaufnahme der Leber hängt, wie auch bei anderen Organen, wesentlich vom Ausmaß der während der Ischämie eingetretenen Schädigung ab. Je geringer die Organschädigung während des Konservierungsintervalls ausfällt, um so schneller kann das Organ seine Aufgaben wieder übernehmen 20 , 21 .

Die Leberprotektion ist demzufolge während des Konservierungsintervalls von besonderer Bedeutung. Das Prinzip der Organkonservierung beruht auf einer Reduzierung

der Stoffwechselaktivität durch Absenken der Temperatur. Alle transplantablen Organe werden zur Konservierung bei 0 bis 4°C kalt gelagert. Entsprechend der van‘t Hoff-Gleichung verlangsamt sich hierdurch der Metabolismus auf ca. ein 12tel. Bereits bei


12

den ersten klinischen Lebertransplantationen nutzte Starzl eine auf 15°C abgekühlte Ringer-Laktat Lösung zur Organprotektion 22 - 24 .

Ende der 60er Jahre folgten umfangreiche Konservierungsstudien, deren Ziel es war, den Temperaturbereich und die Zusammensetzung der Konservierungslösungen zu optimieren. Pienaar konnte im Schweinelebertransplantationsmodell zeigen, daß bereits durch Oberflächenkühlung Konservierungszeiten von 6 Stunden erreicht werden können. Wird eine Konservierungslösung zur Durchspülung der Leber eingesetzt, läßt sich im Schweinemodell der Konservierungszeitraum auf mehr als 12h verdoppeln 20 , 25 , 26 .

Nach der Entwicklung der Euro-Collins-Lösung (EC) findet heute vor allem die University of Wisconsin-Lösung (UW) Verwendung. Im Gegensatz zur EC-Lösung handelt es sich bei der UW-Lösung um eine hyperosmolare Flüssigkeit mit den impermeablen Substanzen Hydroxyethylstärke, Raffinose und Laktobionsäure. Aber auch die auf Histidin, Tryptophan und Ketoglutarat aufbauende HTK-Lösung nach Bretschneider (HTK), wird von einigen Transplantationszentren erfolgreich eingesetzt. Wenngleich die meisten Lebern innerhalb der ersten 14 Stunden transplantiert werden, lassen sich auch Konservierungszeiten von über 24 Stunden erzielen 22 , 27 - 29

1.4 Nicht-herzschlagende Organspender

Die Nutzung nicht-herzschlagender Spender (non-heart-beating donor, NHBD) zur Organspende wird bereits erfolgreich von einigen Nierentransplantationskliniken betrieben. In dieser Hinsicht führend ist die Gruppe um Kootstra aus Maastricht, NL, die mittlerweile 25% aller Spendernieren von NHBD verwenden. Rolles et al. haben erstmals erfolgreich den Versuch unternommen, den hypoxischen Nierenschaden durch retrograde Sauerstoffinsufflation zu beheben. Sie konnten an vergleichenden Transplantationsergebnissen von Nierenpärchen zeigen, daß der auftretende Ischämieschaden reversibel ist und durch die kontinuierliche Sauerstoffinsufflation günstig beeinflußt wird 30 - 32 .

Anders als bei der Nierentransplantation, für die im Falle eines Organversagens die Hämodialyse als zuverlässiges ‚Backup-System’ zur Verfügung steht, gibt es dies für den Leberausfall noch nicht. Die klinischen Berichte über Leberspenden von NHBD beziehen sich auf weitgehend kontrollierte Situationen in denen der meist schon laparotomierte Spender einen plötzlichen Herzstillstand erlitt oder zur Kühlung des Spenders Spülkatheter eingelegt wurden 15 , 33 .

Auch zur Nutzung von warm ischämisch geschädigten NHBD Lebern für eine klinische Anwendung ist es erforderlich den Zeitraum zwischen Organentnahme beim Spender und der Transplantation des Empfängers zu überbrücken. Das Organ muß viabel erhalten werden. Es stellt sich die Frage:

Eignet sich die konventionelle Kaltkonservierung mit UW-Lösung für Lebern von NHBD?


13

1.5 Normotherme extrakorporale Leberperfusion (NELP)

Wird eine Leber entnommen und außerhalb des Körpers mit einer Lösung perfundiert, kann ihre Funktion für einen begrenzten Zeitraum erhalten werden. Über diese sogenannte isolierte oder extrakorporale Leberperfusion wurde erstmals 1855 von Claude Bernard berichtet. Als Perfusionsmedium diente Leitungswasser. Es gelang der Nachweis, daß Glykogen zu Glukose abgebaut wird. In der Folge erlangte die extrakorporale Leberperfusion Bedeutung als Modell in einer großen Anzahl physiologischer und biochemischer Untersuchungen. Auch zur Therapie von Patienten im fulminanten Leberversagen wurde dieses Modell wiederholt eingesetzt 34 - 42 .

Bisher wurden keine Studien durchgeführt, deren Ziel es war die NELP als Instrument zur Konservierung von Lebern zu entwickeln. Als conditio sine qua non kann gelten, daß die NELP die Funktion der Leber während des Perfusion aufrecht erhalten muß. Somit sind höchste Ansprüche an die Perfusion - welche sich an den natürlichen Erfordernissen der Leberphysiologie orientieren sollte- zu erfüllen. Hieraus leitet sich die Frage ab:

Wodurch lassen sich die bekannten Modelle der NELP weiter verbessern?

Neuhaus entwickelte Anfang der 80er Jahre eine geschlossene und druckoszillierende Leberperfusion. Hierbei befindet sich die Leber, von einer Kunststoffhülle geschützt, in einer flüssigkeitsgefüllten, geschlossenen Perfusionskammer, auf die von außen zyklische Druckschwankungen, welche Atemexkursionen nachahmen, angelegt werden. Die portalvenösen Lumina folgen den künstlichen intraabdominellen Druckschwankungen. Das Perfusionsergebnis kann durch diese neue Perfusionstechnik, insbesondere in der Läppchenperipherie, deutlich verbessert werden. Des weiteren wird die großflächige Ausbildung von hypoperfundierten Arealen vermieden, die bedingt durch die Größe und das damit verbundene Gewicht von Schweinelebern bei der herkömmlichen Lagerung auf der Unterseite auftreten 43 - 44 .

Aber auch die physiologische Zusammensetzung des Perfusats ist für die Leberfunktion wichtig. Die Perfusion von Schweinelebern erfordert durch ihre Größe und die damit verbundenen Perfusatvolumina ein rezirkulierendes Perfusionsmodell. Anders ist dies bei isoliert perfundierten Rattenlebern, in denen meist Krebs-Henseleit-Lösung aus einem Reservoir perfundiert und nach Passage durch die Leber verworfen wird. In rezirkulierenden Systemen akkumuliert u.a. Kalium insbesondere dann, wenn es auf Grund von Membranschädigung, z.B. durch warme Ischämie, vermehrt zum Zelluntergang kommt. Ferner tritt eine Verschiebung des pH-Wertes im Perfusat auf. Beide Faktoren sind aus der Literatur bekannt und einer physiologischen Perfusion abträglich 45 .


14

Eine bisher noch nicht untersuchte Möglichkeit das Perfusionsergebnis zu verbessern besteht in der Integration einer simultan durchgeführten Perfusatdialyse. Durch die Dialyse des Perfusat müßte es möglich sein sowohl die Kaliumkonzentration als auch den pH in physiologischen Bereichen zu halten. Es stellt sich somit die Frage:

Kommt es durch den Anschluß einer Hämodialyse an das rezirkulierende Perfusionssystem zu einer verbesserten Leberfunktion?

1.6 Normotherme extrakorporale Leberperfusion als Methode zur Organkonservierung

Warme Ischämie geht mit Funktionsverlust des Gewebes einher. Dieser Funktionsverlust ist von zahlreichen Faktoren abhängig. Hierzu zählen u.a. das Gewebe, der Ernährungszustand und die Reperfusion 46 - 52 .

Falls es eine Möglichkeit gäbe die NELP zur Organkonservierung zu nutzen, ließe sich eine warm ischämische Phase während der Transplantation nicht vermeiden. Dieses Intervall müßte jedoch so kurz sein, daß es nach Reperfusion nicht zu einem primären Organversagen kommt. Klinische Studien konnten zeigen, daß gesunde, nicht zirrhotische Lebern, Ischämiezeiten von 90 min tolerieren, ohne daß es zu einem Organversagen kommt. Nordlinger et al. klemmten den Leberhilus in 20 kg schweren Schweinen für einen Zeitraum von bis zu drei Stunden ab. Eine zweistündige, warme Ischämie wurde gut toleriert. Hickman et al. transplantierten Schweinelebern nach einer und nach zwei Stunden warmer Ischämie. Während die erste Gruppe überlebte, wurden zwei Stunden warme Ischämie nicht toleriert. In einem Schweineleber-Perfusionsprojekt konnte gezeigt werden, daß der hepatozelluläre Schaden nach einem Zeitraum von 75 min warmer Ischämie bei 37°C, durch eine dreistündige NELP reversibel ist 53 - 56 .

Die Beurteilung von Leberperfusionssystemen beruht bisher auf allgemein akzeptierten Viabilitätsparametern wie Galleproduktion, Freisetzung von Transaminasen und histologischen Untersuchungen. Der endgültige Nachweis für die Funktionsfähigkeit der Leber nach NELP ist jedoch das Funktionieren diese Organs im Empfänger nach Transplantation 57 - 61 . Es schließt sich somit die Frage an:

Eignet sich die normotherme extrakorporale Leberperfusion als

Methode zur Organkonservierung?


15

1.7 Normotherme extrakorporale Leberperfusion als Methode zur Organkonservierung von Lebern aus nicht-herzschlagenden Spendern

Während zur Organkonservierung durch NELP nur die Phase der Lebertransplantation als warm ischämisches Intervall anfallen würde, wäre zur Nutzung von NHBD Lebern darüber hinaus auch das Intervall zu überbrücken, das zwischen Herzstillstand des Spenders, der Leberexplantation und der Reperfusion in der NELP auftritt.

Der NELP fielen somit zwei Aufgaben zu: erstens den warm ischämischen Schaden aus Phase 1 zu regenerieren sowie zweitens ein Monitoring der Organfunktion während der Perfusionsphase zu ermöglichen.

Die sofortige Funktionsaufnahme des Organs nach einer Lebertransplantation ist für den Patienten lebensnotwendig, da ein Ersatzverfahren, wie es zum Beispiel die Dialyse bei der Nierentransplantation darstellt, fehlt. Infolgedessen wäre es für eine mögliche Nutzung von NHBD zur Lebertransplantation sinnvoll, wenn die anschließende Konservierungsmethode ein Funktionsmonitoring vor Transplantation erlaubt und ein sicheres Funktionieren des Organs nach Transplantation gewährleistet. Die Funktionskontrolle in der Konservierungsphase sollte es ermöglichen, viable von nicht-viablen Lebern zu unterscheiden. Die statische Kaltkonservierung, wie sie bisher erfolgreich bei Transplantationen mit Organen herzschlagender Spender eingesetzt wird, erlaubt ein solches Funktionsmonitoring vor Transplantation jedoch nicht.

Letztlich soll die Frage beantwortet werden, ob die NELP eine geeignete Methode zur Konservierung von NHBD Lebern darstellt.


© Die inhaltliche Zusammenstellung und Aufmachung dieser Publikation sowie die elektronische Verarbeitung sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung. Das gilt insbesondere für die Vervielfältigung, die Bearbeitung und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronische Systeme.

DiML DTD Version 2.0
Zertifizierter Dokumentenserver
der Humboldt-Universität zu Berlin
HTML - Version erstellt am:
Thu Aug 15 18:39:25 2002