Hintergrund: Die normotherme ex vivo Lebermaschinenperfusion (NEVLP) etabliert sich, durch die Prämisse einer verbesserten Konservierung, objektiveren Beurteilbarkeit sowie Möglichkeit der pharmakologischen Konditionierung marginaler Organe, immer mehr zu einem klinischen Standard. Um optimal Modalitäten für die Perfusion zu definieren, sowie neue therapeutische Konzepte zu entwickeln, werden standardisierte Tiermodelle benötigt, welche die Gegebenheiten in klinisch etablierten Systemen so präzise wie möglich abbilden. Die Zielsetzung dieser Arbeit liegt insbesondere in der Evaluation diverser immunmodulatorischer Substanzen sowie Vasodilatatoren, letztere scheinen essenziell für eine suffiziente Perfusion. Methoden: In Teilprojekt I wurden Lebern von 36 Sprague Dawley Ratten für 6 h in einem Zwei-Gefäß-NEVLP-Modell perfundiert, welches aktuellen klinischen Studien mittels OrganOx metra® nachempfunden ist. Variierende Dosen des Vasodilatators Epoprostenol sowie des Kupffer-Zellen Inhibitors Glycin wurden hinzugefügt, um die optimale Dosierung sowie potenzielle Interaktionen zu evaluieren. Zwei etablierte Basis-Perfusionsmedien (Zellkulturmedium versetzt mit Plasma vs. Steen™ Solution) wurden ebenso auf ihren Einfluss auf Perfusionsdrücke, Galleproduktion, sowie die Transaminasenfreisetzung im Perfusat verglichen. Das Lebergewebe wurde histologisch aufgearbeitet und auf die Level von Zytokinen sowie eines Markers für oxidativen Stresses untersucht. In Teilprojekt II wurden weitere 12 Lebern mit einem auf Laktat-Clearance optimierten Protokoll perfundiert, der Effekt von zwei experimentell genutzten Vasodilatatoren (Metamizol, Verapamil) wurden mit dem klinischen Standard Epoprostenol verglichen. Ergebnisse: Höhere Dosierungen von Epoprostenol sowie die Zugabe von Glycin führten zu einer geringerer Transaminasenfreisetzung und steigerten die Galleproduktion. Perfusion mit SteenTM Solution sowie der höchsten Epoprostenoldosierung zeigte die geringsten Level an oxidativem Stress sowie die besterhaltene Leberhistologie und reduzierte die Transaminasenfreisetzung sowie die Level von IL-1β signifikant. Das veränderte Perfusionsprotokoll im zweiten Teilgebiet führte in allen Versuchen zu einer Laktat-Clearance unterhalb der klinisch genutzten Schwellenwerte, eine suffiziente Vasodilatation ohne adverse Effekte wurde mit allen drei Substanzen gleichermaßen erreicht. Schlussfolgerungen: Im Gegensatz zu klinischer NEVLP sind im Rattenmodel deutlich höhere Epoprostenol-Dosen notwendig, um physiologische Perfusionsdrücke zu gewährleisten, unabhängig davon scheint jedoch ein dosisabhängiger Effekt auf die Leberintegrität zu bestehen. Glycin wirkt synergistisch, steigert jedoch den arteriellen Druck. Die anti-inflammatorischen Eigenschaften von SteenTM optimieren die Perfusion. Laktat-Clearance scheint abhängig zu sein von der Wahl der Perfusionszusätze und des Dialysats, jedoch nicht des Vasodilatators.
Background: With the premise of objective evaluation as well as a means for pharmacological intervention of marginal liver grafts, normothermic ex vivo liver machine perfusion (NEVLP) is quickly establishing itself as a clinical standard in transplantation. To determine optimal perfusion modalities as well as research new drug targets, standardized animal models are needed, that represent established systems as precisely as possible. This work aims to evaluate different immunomodulatory substances as well as vasodilators, the latter seeming necessary for sufficient perfusion in the normothermic model. Materials and Methods: In Section I, liver grafts from 36 Sprague-Dawley rats were perfused for 6 h in a dual-vessel NEVLP system modelled after currently used protocols of clinical studies using OrganOx metra®. Varying doses of the vasodilator Epoprostenol, and of the Kupffer cell inhibitor glycine were added to find optimal doses as well as detect interactions. Two established base-mediums (cell culture medium supplemented with plasma vs. SteenTM) were compared regarding their influence on perfusion pressure, bile production and transaminase secretion. Tissue samples were assessed histologically, as well as for levels of cytokines and oxidative stress. In Section II, 12 livers were perfused with a protocol optimised for lactate clearance, the effect of two experimentally used vasodilators (Metamizole, Verapamil) were compared to the clinical standard (Epoprostenol) Results: Increasing levels of epoprostenol and the addition of glycine resulted in a decrease of transaminase secretion and improved bile production. Perfusion with SteenTM and highest epoprostenol doses exhibited lowest levels of oxidative stress with best-preserved liver integrity and significantly decreased transaminase release as well as IL-1β production. Changing perfusion protocols led to livers clearing lactate below clinical thresholds in all experiments, a sufficient vasodilation without adverse effects was achieved with all substances tested. Conclusions: Compared to clinical NEVLP, higher vasodilator doses are required to ensure physiological arterial pressures. High doses of epoprostenol seem to ameliorate liver function and prevent cellular damage beyond the vasodilatory effect, with glycine acting synergistically but increasing arterial pressure. The anti-inflammatory and anti-oxidative properties of Steen™ optimize perfusion conditions. Lactate clearance seems to depend on the choice of perfusion additives and dialysate, but not the choice of vasodilators. Alternative vasodilators show promising results and should be tested in clinical studies.
