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La mia esperienza innovativa: la perfusione degli organi

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Network Trapianti
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Luciano De Carlis 40° Corso Nazionale TPM Frascati, 24-27 ottobre 2016

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La mia esperienza innovativa: la perfusione degli organi. Prof. Luciano De Carlis Chirurgia Generale e dei Trapianti – Ospedale Niguarda Dipartimento Chirurgico Università di Milanoi-Bicocca TPM CNT (Frascati, 27 Ottobre 2016
Conservazione degli organi • CONSERVAZIONE DINAMICA – normotermica – ipotermica • CONSERVAZIONE STATICA
The Brettschneider method of liver preservation It was primed with chilled blood that was pumped through two plastic tubes, one to the liver artery and the other to the portal vein […]. After passing the through the liver, the blood drained passively down a terraced cascade over which the liver was suspended and then back to a reservoir and pump to start around the circuit again. The special feature of the system was its oxygen delivery. The liver as well as the blood draining from it were kept inside a high pressure chamber similar to those used to prevent (or treat) the bends in deep sea divers. However, the hyperbaric chamber was cumbersome and extremely heavy. […] Consequently, it was abandoned after brain death was accepted in the late 1960s. Yet it played a role. This was the technique that we used to preserve all of the first successfully transplanted human livers. Thomas E. Starzl, The Puzzle People Chilled blood Double supply Hyperbaric chamber: oxygen delivery Cumbersome and heavy
The Brettschneider method of liver preservation http://www.starzl.pitt.edu
1) Optimal and prolonged preservation 2) Recondition and optimize the function of organs 3) Testing the function and viability prior to transplant
La regola di van’t Hoff RW Busuttil, Transplantation of the liver, 3° ed.
La mia esperienza innovativa: la perfusione degli organi
Perfusione ipotermica ossigenata La somministrazione di ossigeno in ipotermia ripristina la carica energetica delle cellule (ATP) e riduce lo stress ossidativo alla riperfusione HOPE = Hypothermic Oxygenated PErfusion
Meccanismi della perfusione ipotermica ossigenata DA STRESS METABOLICO A RISPOSTA IMMUNITARIA INNATA DANNO DA ISCHEMIA- RIPERFUSIONE Fase 1: electron leackage dalla catena respiratoria Fase 2: produzione enzimatica (NOX) PRODUZIONE DI ROS
Meccanismi della perfusione ipotermica ossigenata
•Early allograft dysfunction: 5% HMP vs 25% CS (p = 0.08) •Serum injury markers significantly lower in the HMP group
Giudizio di trapiantabilità? • Non produzione biliare in ipotermia •Non dati concordi in letteratura – Resistenze? (fegato ≠ rene) – Analiti nel perfusato? (transaminasi e LDH nel perfusato correlano con il picco di transaminasi dopo il trapianto, ma non sono fissati chiari valori di riferimento.
Arteria Porta Casistica H. Niguarda - Milano
Perfusione doppia (arteriosa e portale) o solamente portale? • Normotermia: essenziale la doppia perfusione arteriosa e portale • Ipotermia: non c’è accordo – La doppia perfusione espone a maggior trasmissione dello shear stress  oltre le 18 ore (Dutkowski, J Hepatol 2013) - La sola perfusione portale garantisce la perfusione completa del graft e della VB extraepatica attraverso comunicazioni artero- portali
DCD liver donors Rates of organs recovered for transplant and not transplanted Am J Transplant. 2015 Jan;15 Suppl 2:1-28
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La mia esperienza innovativa: la perfusione degli organi
DCD (CS) ≠ DCD HOPE) DCD (HOPE) ≈ DBD
La macchina da perfusione nel trapianto di fegato da DCD in Italia
Fegato da DCD: primi casi in Italia NRP (ECMO) NRP + HMP Settembre 2015
- ALT e lattati - aspetto macroscopico - biopsia selezione Proposta e assegnazione Selezione ricevente Trasporto ricevente Preparazione riceventeSegnalazione Trasmissione dati ed esami (De Carlis R, Liver Transplantation 2016, in press) Selezione dell’organo DONATORI NON CONTROLLATI (tipo 2 di Maastricht)
Risultati Case Type No-flow WIT (min) Low flow WIT (min) NRP (h) CIT (h) 1 C 20 13 4.2 5.5 2 U* 44 84 6 5.8 3 U 38 107 5.8 9 4 U 34 96 5.2 9 5 U* 45 69 5.3 7.3 6 U 23 75 5.1 6.5 7 U 29 104 5.6 5.1 8 C 27 11 6.6 10.8 CS (h) HMP (h) 6.2 2.8 6 3 3.5 3.8 4 2.5 7.1 3.7 Case Type No-flow WIT (min) Low flow WIT (min) NRP (h) I C 33 117 6.5 II U* 42 75 5.3 III U 40 110 7 UTILIZZATI SCARTATI
Risultati
Complication Number (n=8) Primary non-function 0/8 Early graft dysfunction 1/8 Biliary complications: - overall - ischemic cholangiopathy 2/8 0/8 Arterial thrombosis 0/8 Acute rejection 2/8 Infection 2/8 Acute kidney failure 0/8 Tumor recurrence 0/7* Retransplantation 0/8 Survival 1 Patient 8/8 Graft 8/8 1 Mean follow-up was8.75 months. 1 stenosi anastomotica (ERCP + stent) 1 peritonite post- rimozione Kehr Risultati
Il trapianto di fegato da DCD in Italia RUOLO DELLA MACCHINA DA PERFUSIONE IPOTERMICA: Logistico migliore qualità della conservazione ricondizionamento ischemico •Selezione dell’organo? •Perfusione normotermica?
Il trapianto di fegato da DCD in Italia 0/5 0/5 0/5 0/5 1/5 0/5 2/5 1/5 0/5 0/5 0/4* 0/5 0/5 100% (5/5*) HOPE Niguarda n = 5
Prolungare il tempo di ischemia fredda CIT = 18:15 h (CS 12:15 + MP 6:00) CIT = 20:00 h (CS 12:10 + MP 7:50)
HOPE oltre le 18 ore L’incremento delle resistenze oltre le 18 h provoca danno alle cellule endoteliali sinusoidali – Maggior rischio di trasmissione shear stress se doppia perfusione portale e arteriosa – No shear stress per P(porta) < 3 mmHg – Viscosità della soluzione di perfusione Schlegel, J Hepatol 2013
Conclusioni PERFUSIONE IPOTERMICA OSSIGENATA DEL FEGATO: •Maggiore qualità della conservazione e possibilità di ricondizionamento •Non ruolo preciso nella selezione dell’organo •Ruolo logistico •Possibilità di prolungare il tempo di ischemia fredda oltre i limiti usuali.
Grazie per l’attenzione! … Ma se in vece fossimo riusciti ad annoiarvi, credete che non s'è fatto apposta.

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  • 13. Arteria Porta Casistica H. Niguarda - Milano
  • 14. Perfusione doppia (arteriosa e portale) o solamente portale? • Normotermia: essenziale la doppia perfusione arteriosa e portale • Ipotermia: non c’è accordo – La doppia perfusione espone a maggior trasmissione dello shear stress  oltre le 18 ore (Dutkowski, J Hepatol 2013) - La sola perfusione portale garantisce la perfusione completa del graft e della VB extraepatica attraverso comunicazioni artero- portali
  • 15. DCD liver donors Rates of organs recovered for transplant and not transplanted Am J Transplant. 2015 Jan;15 Suppl 2:1-28
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  • 18. DCD (CS) ≠ DCD HOPE) DCD (HOPE) ≈ DBD
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  • 20. Fegato da DCD: primi casi in Italia NRP (ECMO) NRP + HMP Settembre 2015
  • 21. - ALT e lattati - aspetto macroscopico - biopsia selezione Proposta e assegnazione Selezione ricevente Trasporto ricevente Preparazione riceventeSegnalazione Trasmissione dati ed esami (De Carlis R, Liver Transplantation 2016, in press) Selezione dell’organo DONATORI NON CONTROLLATI (tipo 2 di Maastricht)
  • 22. Risultati Case Type No-flow WIT (min) Low flow WIT (min) NRP (h) CIT (h) 1 C 20 13 4.2 5.5 2 U* 44 84 6 5.8 3 U 38 107 5.8 9 4 U 34 96 5.2 9 5 U* 45 69 5.3 7.3 6 U 23 75 5.1 6.5 7 U 29 104 5.6 5.1 8 C 27 11 6.6 10.8 CS (h) HMP (h) 6.2 2.8 6 3 3.5 3.8 4 2.5 7.1 3.7 Case Type No-flow WIT (min) Low flow WIT (min) NRP (h) I C 33 117 6.5 II U* 42 75 5.3 III U 40 110 7 UTILIZZATI SCARTATI
  • 24. Complication Number (n=8) Primary non-function 0/8 Early graft dysfunction 1/8 Biliary complications: - overall - ischemic cholangiopathy 2/8 0/8 Arterial thrombosis 0/8 Acute rejection 2/8 Infection 2/8 Acute kidney failure 0/8 Tumor recurrence 0/7* Retransplantation 0/8 Survival 1 Patient 8/8 Graft 8/8 1 Mean follow-up was8.75 months. 1 stenosi anastomotica (ERCP + stent) 1 peritonite post- rimozione Kehr Risultati
  • 25. Il trapianto di fegato da DCD in Italia RUOLO DELLA MACCHINA DA PERFUSIONE IPOTERMICA: Logistico migliore qualità della conservazione ricondizionamento ischemico •Selezione dell’organo? •Perfusione normotermica?
  • 26. Il trapianto di fegato da DCD in Italia 0/5 0/5 0/5 0/5 1/5 0/5 2/5 1/5 0/5 0/5 0/4* 0/5 0/5 100% (5/5*) HOPE Niguarda n = 5
  • 27. Prolungare il tempo di ischemia fredda CIT = 18:15 h (CS 12:15 + MP 6:00) CIT = 20:00 h (CS 12:10 + MP 7:50)
  • 28. HOPE oltre le 18 ore L’incremento delle resistenze oltre le 18 h provoca danno alle cellule endoteliali sinusoidali – Maggior rischio di trasmissione shear stress se doppia perfusione portale e arteriosa – No shear stress per P(porta) < 3 mmHg – Viscosità della soluzione di perfusione Schlegel, J Hepatol 2013
  • 29. Conclusioni PERFUSIONE IPOTERMICA OSSIGENATA DEL FEGATO: •Maggiore qualità della conservazione e possibilità di ricondizionamento •Non ruolo preciso nella selezione dell’organo •Ruolo logistico •Possibilità di prolungare il tempo di ischemia fredda oltre i limiti usuali.
  • 30. Grazie per l’attenzione! … Ma se in vece fossimo riusciti ad annoiarvi, credete che non s'è fatto apposta.

Editor's Notes

  • #2: Una rassegna esaustiva sarebbe difficile e lunga Il carattere di generalità del titolo che mi è stato proposto, mi permette di muovermi con libertà dell’argomento e presentarvi gli aspetti generali necessari per discutere la nostra esperienza.
  • #3: Definizione Storicamente prima la dinamica, poi quella statica (per ragioni logistiche &amp;gt; trasportabilità, ed economiche)…oggi si chiude il cerchio (utilizzo degli extended criteria donors per ampliare il pool di donatori  impiego della MP per migliorare la vitalità del graft) Alternative (la MP è stata inizialmente concepita come qpproccio dinamico immediatamente successivo al prelievo), ma anche sequenziali (si è iniziato a pensare all’utilizzo della MP dopo la conservazione statica, all’interno del tempo di ischemia fredda)
  • #7: Razionale: ridurre il metabolismo cellulare durante il periodo in cui l’organo non è perfuso dal sangue. Regola di van’t Hoff: la velocità enzimatica si riduce del 50% per ogni 10°C di riduzione della temperatura  scendendo dalla temperatura fisiologica di 37°C a 4°C il metabolismo è ridotto al 10% dei valori normali. Il metabolismo aerobio (ATP) si sopprime prima di quello anaerobio (LDH)
  • #10: Fase 1: Produzione di ROS da leackage della catena respiratoria (complessi II e III), iperattivata in seguito alla riperfusione. Rilascio cellulare di DAMPS (damage associated molecular pattern signaling), che attivano le cellule di Kupffer. Fase 2: Le cellule di Kupfer rilasciano ROS per via enzimatica (NOX), citochine e chemochine che stimolano l’adesione di piastrine e neutrofili  aggravamento del danno intravascolare/sinusoidale e ulteriore produzione di ROS.
  • #11: PIU’ EFFETTI INDIPENDENTI Ricarica energetica Diminuisce lo stato iper-ridotto della catena respiratoria  riduce la velocità della respirazione mitocondriale al monento della riperfusione Pulizia/riparazione del glicolalice dei sinusoidi Upregolazione di geni dello shear stress
  • #12: STUDIO PILOTA (FEASIBILITY AND SAFETY) HMP (n=20), CS (n=20) Non DCD, non ECD (esclusi macrosteatosi &amp;gt;25%) No PNF in entrambi i gruppi 2 complicanze biliari in HMP vs 4 in CS ERA OSSIGENATA O NO IN QUESTO STUDIO?
  • #16: Il plateau è dovuto essenzialmente al tasso di non utilizzo
  • #21: Le due caratteristiche fondamentali della Nostra serie
  • #22: LOGISTICA: Esiste inoltre una catena parallela di eventi legati all’assegnazione dell’organo e alla gestione del ricevente che si sovrappone alla sequenza principale e ne condiziona necessariamente le tempistiche. Si può guadagnare tempo in due modi: con la NRP e con la HMP (convertendo la conservazione statica in una sorta di ricondizionamento, o comunque migliorando la qualità di conservazione)
  • #23: In rosso CIT limite per fegati GIA’ al limite
  • #25: COMPLICANZE BILIARI: Stenosi anastomotica trattata con ERCP + stent Kinking VB trattata con ERCP, complicata da leak biliare e necessità di anastomosi biliodigestiva
  • #26: Ruolo principalmente LOGISTICO La selezione dell’organo sarà forse possibile in futuro Non abbiamo pensato alla normotermia per due ragioni: 1) la NRP è essa stessa una perfusione normotermica, per giunta in situ (unica mancanza: quantificazione della produzione biliare), 2) la HOPE riduce il danno da ischemia-riperfusione, cosa che la normotermia sembra non fare.
  • #27: RICONTROLLARE LA CASISTICA. CONFRONTARE SOLAMENTE HOPE CON HOPE, altrimenti non ha senso!