Экспериментальные исследования нового комбинированного раствора на основе декстрана-40 на модели мелких лабораторных животных

Актуальность. Существующий дефицит донорских органов остается нерешенной проблемой в области трансплантологии. Особенно остро это ощущается в таком прогрессивном направлении, как трансплантация легких. Применение перфузионных технологий позволило значительно расширить возможности развития экстракорпоральных систем для реабилитации донорских органов, но до сих пор остается актуальным поиск оптимальных перфузионных и консервирующих растворов.

Цель: оценить эффективность разработанного раствора для консервации и нормотермической ex vivo перфузии легких (EVLP), а также провести сравнительный анализ с официнальным раствором для процедуры EVLP.

Материалы и методы. Проведены экспериментальные исследования на моделях мелких животных. Все животные были разделены на 2 группы: контрольную и экспериментальную. Этапы исследования состояли из эксплантации донорских легких, статического гипотермического хранения, ex vivo перфузии донорских легких и ортотопической трансплантации левого легкого. Консервация донорских легких проводилась в экспериментальной группе опытным раствором, в группе контроля – Perfadex Plus (XVIVO, Швеция). Период статического гипотермического хранения составлял 10 часов. После ex vivo перфузии выполнялась ортотопическая трансплантация левого легкого, период наблюдения составлял 2 часа, после чего выполняли забор проб крови и участков трансплантированного легкого для морфологического исследования. По завершении эксперимента животное выводилось из эксперимента посредствам обескровливания.

Результаты. Респираторный индекс под конец перфузии был статистически значимо выше в экспериментальной группе и составил 434 мм рт. ст. против 394 мм рт. ст. в группе контроля. Показатели легочного сосудистого сопротивления в обеих группах имели динамику к снижению, что является хорошим прогностическим признаком эффективности перфузионных агентов. Легочное сосудистое сопротивление в экспериментальной группе было ниже и составляло 36 дин·с/см^–5 против 89 дин·с/см^–5 в контрольной группе.

Заключение. Разработанный комбинированный раствор на основе декстрана-40 показал свою эффективность как консервирующий агент для статического гипотермического хранения и как перфузионный раствор для EVLP.

1. NHS Blood and Transplant: annual activity report; 2022. Available at: https://www.odt.nhs.uk/statistics-and-reports/organ-specific-reports/.

2. Akinlolu OO, Dennis H, Jean CE, et al. Organ donation and utilization in the USA. Am J Transplant. 2004; 4(9): 27-37. DOI: 10.1111/j.1600-6135.2004.00396.x.

3. Mulligan MJ, Sanchez PG, Evans CF. et al. The use of extended criteria donors decreases one-year survival in high-risk lung recipients: a review of the United Network of Organ Sharing Database. J Thorac Cardiovasc Surg. 2016; 152: 891-898. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2016.03.096.

4. Botha P, Trivedi D, Weir CJ, et al. Extended donor criteria in lung transplantation: impact on organ allocation. J Thorac Cardiovasc Surg. 2006; 131: 1154-1160. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2005.12.037.

5. Valenza F, Rosso L, Coppola S, et al. Ex vivo lung perfusion to improve donor lung function and increase the number of organs available for transplantation. Transpl Int. 2014; 27: 553-561. DOI: 10.1111/tri.12295.

6. Cypel M, Yeung JC, Liu M, et al. Normothermic ex vivo lung perfusion in clinical lung transplantation. N Engl J Med. 2011; 364: 1431-1440. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa1014597.

7. Sanchez PG, Chan EG, Davis RD, et al. Normothermic ex vivo lung perfusion (novel) as an assessment of extended criteria donor lungs: a prospective multi-center clinical trial. J Heart Lung Transplant. 2022; 41: S40-S41. DOI: 10.1016/j.healun.2022.01.092.

8. Steen S, Sjöberg T, Pierre L, et al. Transplantation of lungs from a non-heart-beating donor. Lancet. 2001; 357: 825-829. DOI: 10.1016/s0140-6736(00)04195-7.

9. Levitt DG, Levitt MD. Human serum albumin homeostasis: a new look at the roles of synthesis, catabolism, renal and gastrointestinal excretion, and the clinical value of serum albumin measurements. Int J Gen Med. 2016; 9: 229-255. DOI: https://doi.org/10.2147/ijgm.S102819.

10. Termeer CC, Weiss JM, Schöpf E, et al. The low molecular weight Dextran 40 inhibits the adhesion of T lymphocytes to endothelial cells. Clin Exp Immunol. 1998; 114: 422-426. DOI: 10.1046/j.1365-2249.1998.00729.x.

11. Laubach VE, Sharma AK. Mechanisms of lung ischemia-reperfusion injury. Curr Opin Organ Transplant. 2016; 21: 246-252. DOI: 10.1097/mot.0000000000000304.

12. Cypel M, Yeung JC, Hirayama S, et al. Technique for prolonged normothermic ex vivo lung perfusion. J Heart Lung Transplant. 2008; 27: 1319-1325. DOI: 10.1016/j.healun.2008.09.003.

13. Cypel M. Rubacha M. Yeung J. et al. Normothermic ex vivo perfusion prevents lung injury compared to extended cold preservation for transplantation. Am J Transplant. 2009; 9: 2262-2269. DOI: 10.1111/j.1600-6143.2009.02775.x.

14. Andreasson ASI, Borthwick LA, Gillespie C, et al. The role of interleukin-1β as a predictive biomarker and potential therapeutic target during clinical ex vivo lung perfusion. J Heart Lung Transplant. 2017; 36: 985-995. DOI: 10.1016/j.healun.2017.05.012.

15. Kakishita T, Oto T, Hori S, et al. Suppression of inflammatory cytokines during ex vivo lung perfusion with an adsorbent membrane. Ann Thorac Surg. 2010; 89: 1773-1779. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2010.02.077.

16. Erasmus ME, Fernhout MH, Elstrodt JM, Rakhorst G. Normothermic ex vivo lung perfusion of non-heart-beating donor lungs in pigs: from pretransplant function analysis towards a 6-h machine preservation. Transpl Int. 2006; 19: 589-593. DOI: 10.1111/j.1432-2277.2006.00318.x.

17. Brandes H, Albes JM, Conzelmann A, et al. Comparison of pulsatile and nonpulsatile perfusion of the lung in an extracorporeal large animal model. Eur Surg Res. 2002; 34: 321-329. DOI: 10.1159/000063067.

18. van Zanden JE, Leuvenink HGD, Verschuuren EAM, Erasmus ME, Hottenrott MC. A translational rat model for ex vivo lung perfusion of pre-injured lungs after brain death. PLoS One. 2021; 2: 16(12): e0260705. DOI: 10.1371/journal.pone.0260705.

19. Kentaro N, Norihisa S, Yugo T, Jay K, et al. Successful prolonged ex vivo lung perfusion for graft preservation in rats. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 2014; 45(3): e54–e60. DOI: 10.1093/ejcts/ezt598.

20. Wang W, Qian J, Zhu M, Wang Y, Pan Y. Normothermic ex vivo lung perfusion outperforms conventional cold preservation in a deceased rat lung. Ann Transl Med. 2022; 10(2): 99. DOI: 10.21037/atm-22-42.

21. Akihiro O, Takashi K, Aadil A, Zehong G, et al. A Method for Translational Rat Ex vivo Lung Perfusion Experimentation. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2020; 319(1): L61-L70. DOI :10.1152/ajplung.00256.2019.

22. Tian D, Shiiya H, Sato M, Nakajima J. Rat lung transplantation model: modifications of the cuff technique. Ann Transl Med. 2020; 8(6): 407. DOI: 10.21037/atm.2020.02.46.

23. Rajab TK. Anastomotic techniques for rat lung transplantation. World J Transplant. 2018; 8(2):38-43. DOI: 10.5500/wjt.v8.i2.38.

24. Jin, X; Kaes J; Van Slambrouck J; Inci I, et al. A Comprehensive Review on the Surgical Aspect of Lung Transplant Models in Mice and Rats. Cells. 2022; 11(3): 480. DOI :10.3390/cells11030480.

25. Roman M, Gjorgjimajkoska O, Neil D, Nair S, Colah S, Parmar J, Tsui S. Comparison between cellular and acellular perfusates for ex vivo lung perfusion in a porcine model. J Heart Lung Transplant. 2015; 34(7): 978-987. doi: 10.1016/j.healun.2015.03.023.

26. Pan X, Yang J, Fu S, Zhao H. Application of ex vivo lung perfusion (EVLP) in lung transplantation. J Thorac Dis. 2018; 10(7): 4637-4642. doi: 10.21037/jtd.2018.07.95.

27. Bassani GA, Lonati C, Brambilla D, Rapido F, Valenza F, Gatti S. Ex Vivo Lung Perfusion in the Rat: Detailed Procedure and Videos. PLoS One. 2016; 11(12): e0167898. doi: 10.1371/journal.pone.0167898.

28. Есипова О.Ю., Богданов В.К., Есипов А.С., Кулешов А.П., Бучнев А.С., Волкова Е.А., Дробышев А.А., Грудинин Н.В. Разработка нового малообъемного оксигенатора и создание гидродинамического стенда для ex vivo перфузии легких на мелких животных. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2023; 25(3): 106-112.

29. Есипова ОЮ, Бучнев АС, Дробышев АА, Кулешов АП, Грудинин НВ, Богданов ВК. Оценка производительности трансфера кислорода малогабаритного мембранного оксигенатора. Медицинская техника. Медицинская техника. 2023; 4: 21-25.

30. Esipova OYu, Buchnev AS, Drobyshev AA, Kuleshov AP, Grudinin NV, Bogdanov VK. Evaluation of the oxygen transfer performance of a small membrane oxygenator. Biomedical Engineering. 2023; 57: 260–264. https://doi.org/10.1007/s10527-023-10311-w.

31. Есипова ОЮ, Кулешов АП, Богданов ВК, Есипов АС, Грудинин НВ. Разработка малообъемного стенда для проведения процедуры изолированной ex vivo перфузии легких мелких животных. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2024; 26(3): 176-182.