Erweiterung der Spenderpopulation bei Lebertransplantation: Klinischer Bedarf und Entwicklung eines Kleintier-Lebermaschinenperfusionssystems

Abstract

Hintergrund. Für Patienten*innen mit fortgeschrittenen Leberkrankungen stellt die Le- bertransplantation derzeit die einzige kurative Therapieoption dar, allerdings deckt die Verfügbarkeit an geeigneten Spenderorganen nicht den Bedarf. Aus diesem Grund müssen sogenannte marginale Organe akzeptiert werden, die mit schlechteren Ergeb- nissen nach Transplantation assoziiert sind. Die normotherme ex vivo Maschinenper- fusion stellt eine Möglichkeit zur Evaluierung der Organfunktion und potentiell thera- peutischer Intervention vor Transplantation dar. Zuverlässige Kleintiermodelle zur Er- probung verschiedener Perfusionsbedingungen und pharmakologisch wirksamen Agenzien sind nur vereinzelt publiziert. Ziel dieser Arbeit war einerseits, die aktuelle Relevanz der Steatosis hepatis und des Alters in der Spenderpopulation zu analysie- ren und andererseits, einen experimentellen therapeutischen Ansatz im Kleintiermo- dell zu realisieren Methodik. Im klinischen Teil dieser Arbeit erfolgte eine retrospektive Datenanalyse aller 2652 Leberangebote an die Charité – Universitätsmedizin Berlin von 2010 bis 2016. Ausgewertet wurden Akzeptanz- und Ablehnungskriterien sowie die Ergebnisse nach Lebertransplantationen. Im experimentellen Teil der Arbeit wurde ein ex vivo Ma- schinenperfusionsmodell für Ratten-Lebertransplantate entwickelt und evaluiert. Ergebnisse. Insgesamt wurden im Analysezeitraum 80,2% der Organgebote abge- lehnt, wobei Organe von Spender*innen ≥ 65 Jahre seltener vermittelt wurden als von jüngeren. Die Rate an Lebertransplantationen, die aufgrund von Steatosis hepatis nicht realisiert werden konnten, stieg von 2010 mit 14,7% auf 63,6% im Jahr 2016, während die Gesamtprävalenz der Steatosis hepatis von 20,3% auf 30,8% zunahm. Das 1- und 3-Jahres-Überleben war weder nach Lebertransplantation alter noch steatotischer Transplantate reduziert. Es zeigte sich jedoch eine erhöhte Rate früher Minderfunktion bei steatotischen Transplantaten und eine höhere Retransplantations- rate bei Organen von Spendern ≥ 80 Jahre. Das druckgestützte normotherme ex vivo Maschinenperfusionsmodell der Rattenleber basierte auf einem proprietären Glasge- fäß, einem Oxygenator und einem Perfusat aus Kulturmedium supplementiert mit Rat- tenerythrozyten. Die Integration eines separaten Dialysekreislaufs konnte eine signifi- kante Reduktion des Kaliums im Perfusat erzielen. Durch Hinzunahme von Glycin wurde, gemessen an der Hämatoxylin-Eosin und Einzelstrang-DNA-Färbungen, eine Minimierung des Gewebsschadens erreicht. Bei Lebertransplantaten, welche nach Herzstillstand entnommen worden waren, führte die Kombination von Dialyse und Gly- cin zu einer signifikanten Reduktion der Alanin-Aminotransferase im Perfusat. Diskussion. Alte Spender*innen und Spender*innen mit Steatosis hepatis nehmen an Relevanz in der Spenderpopulation zu. Aus Mangel an Alternativen stellen sie eine aussichtsreiche Möglichkeit zur Erweiterung des Spenderpools dar, mit dem Risikos einer frühen Minderfunktion und einer erhöhten Retransplantationsrate. Ein Kleintier ex vivo Lebermaschinenperfusionsmodell, könnte genutzt werden, um Konzepte zur Einschätzung und Konditionierung marginaler Organe vor Transplantation zu evaluie- ren.

Liver transplantation is currently the treatment of choice for patients with end-stage liver disease. The imbalance between supply and demand of liver allografts in Germany necessitates the acceptance of marginal organs, which are associated with poorer outcome after transplantation. Normothermic ex vivo liver machine perfusion is one option to evaluate organ quality and therapeutically intervene before transplantation. Only few small animal models to evaluate perfusion settings and pharmacological agents have been published. The objective was to firstly characterize the relevance of steatosis hepatis and donor age in the donor pool and secondly develop a therapeutic approach in a small animal model. Methods. In the clinical part of this work, a retrospective analysis of all 2652 liver offers to the Charité – Universitätsmedizin Berlin from 2010 to 2016 was performed. Acceptance and rejection criteria as well as the outcome after transplantation were analyzed. In the experimental part, an ex vivo machine perfusions system for the perfusion of rat livers was developed and evaluated. Results. During the respective time period, 80.2% of organ offers were declined. Organs from donors ≥ 65 years were allocated less frequently than from younger donors. Liver transplantations which were not realized, due to steatosis hepatis of the graft, increased from 14.7% in 2010 to 63.6% in 2016, while overall prevalence rose from 20.3% to 30.8. The 1- and 3-year patient survival was not reduced after transplantation of older or steatotic grafts. However, recipients of steatotic grafts were more likely to develop Early Allograft Dysfunction (EAD) and recipients of older donor grafts ≥80 years more often required a retransplantation. The pressure controlled normothermic ex vivo liver machine perfusion model was based on a proprietary glass receptacle, an oxygenator, and culture medium perfusate supplemented with rat erythrocytes. The addition of a dialysis resulted in reduced potassium and liver cell damage. Combining the dialysis with glycine resulted in the least cell damage in the hematoxylin-eosin and single-strand DNA stainings. Livers retrieved after cardiac death showed a reduction of alanine-aminotransferase levels when perfused with a dialysis and glycine. Discussion. Older donors and grafts with steatosis hepatis are increasing in relevance. Due to the lack of suitable alternatives, these allografts currently represent an opportunity to expand the donor pool. However, EAD and higher rates of retransplantation still necessitate cautious acceptance policies. Ex vivo liver machine perfusion with optimized perfusion settings could assist in evaluating organs before transplantation to reduce complications.