Konservierung von Herzen in einem in situ Protektionsverfahren : funktioneller, laborchemischer und histomorphologischer Vergleich der künstlichen Sauerstoffträger Perfluorocarbone mit University of Wisconsin Lösung im Großtiermodell

Abstract

Organknappheit stellt einen der größten limitierenden Faktoren für die Transplantationsmedizin dar. Eine Erweiterung des Spenderpools wäre über die Hinzunahme von Organen von kreislauftoten Spendern möglich. Weiterhin wäre eine Optimierung der Organprotektion über die Entwicklung verbesserter Protektionlösungen möglich. Perfluorocarbone stellen in dieser Hinsicht als künstliche Sauerstoffträger einen interessanten Ansatzpunkt dar. Ziel dieser Studie war es zu zeigen, ob es möglich ist Herzen von kreislauftoten Spendern über ein geeignetes Kathetersystem in situ zu protektionieren und darüber hinaus zu untersuchen wie sich die Herzen nach der Protektion mit Perfluorocarbone im Vergleich zu Herzen, die mittels der University of Wisconsin Lösung protektioniert wurden, im isolierten Herzmodell verhalten. Hierfür wurden 16 Schweine untersucht. Diese wurden in 2 Gruppen (UW Gruppe und PFC Gruppe) von je 8 Tieren aufgeteilt. Über ein speziell konzipiertes Kathetersystem, das operativ am eröffneten Thorax und an den präparierten Halsgefäßen eingebracht wurde, wurde nach Eintreten des Kreislaufsillstands die Kardioprotektion gestartet und über 60 min kontinuierlich in situ durchgeführt. Nach der Entnahme der Herzen wurden diese kontinuierlich am Kreislaufmodell mit der Kardioprotektionslösung perfundiert, so daß sich eine Gesamtkardioprotektionsdauer von 2,5 Stunden ergab. Im Anschluss folgte die Blutreperfusion am speziell hierfür konzipierten Kreislaufmodell über 60 min. Die kontinuierlich direkt gemessenen Funktionsparameter wurden über ein Computerprogramm erfasst und aufgezeichnet. An festgelegten Zeitpunkten erfolgten Blutentnahmen zur laborchemischen Analyse und Geweberobeentnahmen zur anschließenden histomorphologischen Aufarbeitung. Alle Herzen der UW Gruppe konnten erfolgreich repefundiert werden, während 3 Herzen der PFC Gruppe auf Grund massiver Embolien des Koronarstromgebietes sich nicht erholten. Bei Betrachtung der schlagenden Herzen bewirkte die Perfusion mit Perfluorocarbone-Emulsion eine bessere funktionelle Erholung ohne wesentliche Bildung freier Sauerstoffradikale. In Anbetracht der gewonnenen Ergebnisse kann der Schluss gezogen werden, dass das vorgestellte Protektionsverfahren für die in situ Protektion von Herzen von kreislauftoten Spendern geeignet ist, Perfluorocarbone einen geeigneten Ansatzpunkt für die Optimierung der Herzprotektion in diesem Verfahren darstellen, dass jedoch weitere Entwicklungen hinsichtlich der Verbesserung der Stabilität der Emulsionen notwendig sind.

Organ shortage is one of the major limiting factors in transplantation medicine. Enlargement of the donor pool is possible by including organs from non-heart-beating-donors. Furthermore, optimum protection of the organs is feasible by developing better protection solutions. Perfluorocarbons as artificial oxygen carrier are an interesting starting-point. The aim of this study was first to find out if it is possible to preserve hearts of non-heart-beating donors in situ by using a suitable catheter system and next to examine how hearts preserved with Perfluorocarbons perform in the isolated heart circulation model, in comparison to hearts preserved with the University of Wisconsin solution. Therefore 16 pigs have been examined. They were divided in two groups (PFC group and UW group) of 8 animals each. A special catheter system was placed in the opened thorax and in the prepared blood vessels of the neck. After cardiac arrest occurred, heart preservation was started and continued in situ for 60 minutes. After explanting the heart, preservation was continued on the circulation model. The preservation lasted 2.5 hours in total. Then the hearts were reperfused with blood for 60 minutes on a special circulation model. Functional data were measured continuously and stored by using a special computer software. In defined time blood probes were taken for chemical analysis and tissue probes for histomorphological analysis. All the hearts of the UW group were reperfused successfully. Three of the hearts of the PFC group could not be reperfused because of massive embolism in the coronaries. In comparison to the successfully reperfused hearts, hearts preserved with Perfluorocarbon emulsion showed better functional recovery and less oxygen radicals. In conclusion, the results show that the examined protection system is suitable for in situ heart preservation of non-heart-beating donors and that Perfluorocarbons are a good starting point to optimise organ protection. Nevertheless, further investigations are necessary to stabilise the quality of Perfluorocarbon emulsions.