MUDr. Jan Šimonek

Téma: Ex-vivo perfúze a rekondice plic v experimentu a zavedení metody do klinické praxe

Školitel: Prof. MUDr. Robert Lischke, PhD

Anotace: Transplantace plic představuje etablovanou klinickou metodu určenou pro pacienty v terminální fází respiračního selhání u onemocnění plicního parenchymu či při arteriální plicní hypertenzi. Zásadním problémem a limitem většího počtu transplantací je nedostatek vhodných orgánů a s tím spojená vysoká mortalita na čekacích listinách, která dosahuje až 35%. V našem centru se doba strávená na čekací listině do transplantace neustále mírně prodlužuje.  Medián čekací doby je  135 dní (1-1505 dní), průměr je 227±225 dní. Ženy čekají déle než muži, doba čekání u mužů je signifikantně kratší (p=0,028).  Důvod je nepochybně v trvalém nepoměru ve velikosti dárců a příjemců, kdy počet příjemců na čekací listině (WL), kteří potřebují malé plíce, zejména malých žen, mnohonásobně převyšuje počet adekvátních nabídek. Odrazem narůstajícího počtu čekatelů a rostoucí čekací doby je vyšší mortalita na čekací listině. Tento rozpor se opravdu velmi vážně projevil v roce 2009, kdy mortalita na WL dosáhla 36 %. Až 80% plic je nutné odmítnout pro špatnou funkci v době multiorgánového odběru a je zřejmé, že v řadě případů se nevyužití těchto orgánů nezakládá na racionálním podkladu, jelikož dosud využívaný koncept hodnocení funkce plic je značně nepřesný a závislý na mnoha proměnných.

V posledních letech byla vyvinuta metoda normotermické ex-vivo perfúze plic, kdy plíce po odběru mohou být ex-vivo ventilované a perfundované a jejich funkce tak může být přehodnocena a v případě zlepšení a dosažení stability funkce plic, může být takový štěp akceptován k transplantaci. Dosud publikované malé soubory prokazují stejné krátko- a dlouhodobé výsledky jako po standardně provedeném odběru.

Během ex vivo perfúze jsou hodnoceny tyto parametry: plicní vaskulární rezistence (PVR = (PAP – LAP) x 80 / flow (Dyn x sec x cm-5)), průtok plicní tepnou, PAF  (L/min), tlaky v dýchacích cestách, oxygenace PO2/FiO2   (mm Hg) nebo Δ pv-paPO2 a bronchoskopie, RTG plic.

Základní principy ex-vivo perfúze plic jsou následující: po standardním odběru, perfúzi a schlazení plic jejich trnsportu do centra následuje pomalé a postupné ohřívání a perfúze plic, která poskytne čas k obnovení normální funkce v optimalizovaných podmínkách, ex-vivo perfúze je pečlivě kontrolovaná a využívá pro plíce všechny protektivní strategie, patofyziologické procesy způsobené neurogenním plicním edémem (dysbalance elektrolytová, onkotického tlaku a teplotní dysbalance) jsou korigovány, všechna zůstávající krev dárce (koagulační faktory, komplement, aktivované leukocyty,zánětlivé cytokiny a nefyziologické substance – léky použité při péči o dárce) je vymyta a filtrována během EVLP (ex-vivo lung perfusion). Standardně  používaná perfúze štěpu při hypotermii, včetně vasodilatačních aditiv indukuje vaskulární konstrikci a zhoršuje podmínky pro kompletní flushing. Normotermická perfúze umožňuje odstranění krevních sraženin z plicní cirkulace využitím retrográdní perfúze na počátku procedury, dostatečná doba ventilace poskytuje excelentní podmínky pro recruitment a re-expanzi plicních atalektáz, poskytuje čas k dokonalé bronchiální toaletě, umožňuje přenos všech ventilačních parametrů (objemy, tlaky) přímo do plic bez interference z hrudní stěnou a bránicí a dextran v perfúzním roztoku usnadňuje perfúzi plicní mikrocirkulací.

Ex vivo perfúze v dnešním konceptu poskytuje komplexní, záchovnou evaluaci štěpu před transplantací tzv.kontrolu „nekontrolovaných“ dárců, může snížit mortalitu na čekací listině, může snížit incidenci primární dysfunkce štěpu a může zvýšit prediktibilitu výsledku transplantace plic. Příprava  programu ex-vivo perfúze plic v ČR byla zahájena v roce 2012.

Cypel M et al. Normothermic ex vivo lung perfusion in clinical lung transplantation.N Engl J Med. 2011 Apr 14;364(15):1431-40.

Cypel M et al. J Technique for prolonged normothermic ex vivo lung perfusion Heart Lung Transplant. 2008 Dec;27(12):1319-25.

Yeung JC. Update on donor assessment, resuscitation, and acceptance criteria, including novel techniques--non-heart-beating donor lung retrieval and ex vivo donor lung perfusion. Thorac Surg Clin. 2009 May;19(2):261-74

Plán projektu:

A: Experimentální práce na modelu Ex-vivo perfúze plic:

1. kompletace a vlastní zapojení celého systému a prokázání jeho funkčnosti nejprve na zvířecím modelu a následně na lidských plicích. Základem této fáze bude úplné zvládnutí technické části a zdokonalení týmu při kompletaci a použití perfúzního a ventilačního systému pro EVLP a odstranění potenciálních chyb při získávání důležitých měřených parametrů. Správná interpretace naměřených parametrů a opakované ověření jejich validity.
2. Experimentální část na zvířecím modelu – ex-vivo rekondice plic s chemickým poškozením –  uměle indukovanou aspirací a posouzením účinku exogenně podaného surfaktantu u takto nefunkčních plic

METODA: V průběhu pokusu plánujeme provést experimentální část na zvířecím modelu - provedeme ex-vivo perfúzi a rekondici plic, u kterých bude BFSK indukováno chemické poranění plic – simulace aspirace žaludečního obsahu. Cílem pokusu je za jasně definovaného postupu a podmínek dosáhnout po čtyřech hodinách ex-vivo perfúze  s podáním exogenního surfaktantu takového zlepšení funkce plic, že by orgán byl vhodný k transplantaci. Před podáním surfaktantu bude provedena bronchoskopie s bronchoalveolární laváží a plicní biopsie. Následně bude cestou bronchofibroskopie s laváží podán exogenní surfaktant v dávce 10ml/kg (40mg/kg) v identickém množství do každé plíce. Hemodynamické a ventilační parametry budou dále sledovány á 30 minut po dobu tří hodin.

Předpokládáme, že aplikace exogenního surfaktantu v průběhu ex-vivo perfúze a rekondice plic může přispět ke zlepšení funkce vážně poraněných a nefunkčních plic dárce a tím dále rozšířit počet orgánů vhodných k transplantaci.

B: Zavedení této metody do klinické praxe provedením vlastní transplantace plic s použitím štěpů po úspěšné ex-vivo rekondici od kadaverózního dárce