BÖLÜM Ⅰ: Normotermik Makine Perfüzyonu Uygulanan Böbrek Greftinin Metabolik İhtiyaçları
Mar 21, 2022
ali.ma@wecistanche.com
BÖLÜM Ⅰ: Normotermik makine perfüzyonu uygulanan böbrek greftinin metabolik ihtiyaçları
Asel S. Arykbaeva, Dorottya K. de Vries & et al.
Organ naklindeki temel zorluk, küreseldonör organ eksikliği. Acil talepler nedeniyle, çoğu nakil merkezi giderek daha yaşlı ve daha yüksek riskli donörlerin organlarını kucaklıyor. Aynı zamanda, birçok greft, bu organların transplantasyondan sonra işlev görmemesi veya yetersiz işlev görmesi gibi algılanan bir risk nedeniyle atılır.' Greft faydasını arttırmaya ve transplant sonuçlarını iyileştirmeye yönelik bir strateji, donör organların ex-situ perfüzyonu ile daha objektif kalite değerlendirme araçlarının uygulanması, böylece fonksiyonel testler ve perfüze greftin canlılığının arttırılması için bir pencere yaratılmasıdır, 4Rs: resüsitasyon, onarım ' gençleşme ve yenilenme. Çoklu denemeler, böbrek greftleri için ex-situ hipotermik makine perfüzyonunun uygulanabilir ve güvenli olduğunu ve klinik sonuçları iyileştirdiğini göstermiştir. Açık bir sonraki adım, (alt)normotermik makine perfüzyonunun (NMP) tanıtılmasıydı. NMP'nin uygulanabilirliği birkaç denemede kanıtlanmış olmasına rağmen, mevcut böbrek NMP protokolleri öncü kavram kanıtlama çalışmalarını, esas olarak kısa NMP dönemleriyle ilgili çalışmaları yansıtmaktadır. Spesifik metabolik önkoşullar, bir dereceye kadar, perfüzyonun spesifik amaçlarına göre değişebilir; 4 Rs. Canlandırma, gençleştirme ve fonksiyonel değerlendirmeyi amaçlayan daha kısa perfüzyon, metabolik esnekliği optimal olarak sürdüren metabolitleri sağlamalıdır. Onarım ve gençleştirmeyi amaçlayan daha uzun perfüzyonlar, esansiyel amino asitler ve vitaminler gibi anabolik faktörlere ek ihtiyaç ile birlikte gelir. Mevcut protokollerin tümü, kırmızı kan hücreleri veya alternatif bir oksijen taşıyıcı, albümin gibi bir izotonik ve/veya kolloid solüsyon ve bir enerji kaynağı olarak glikoz ve amino asitler2-5,10-1 ile sürekli perfüzyona dayanmaktadır. .4 Yayınlanmış protokollere (perfüzat bileşimi dahil) ayrıntılı bir genel bakış Tablo 1.33,9,10'da verilmiştir.
Böbrek için cistanche para que sirve için tıklayın
Şimdiye kadar insan 5,12,13 böbrekleri üzerinde yapılan tüm NMP çalışmalarının laktat perfüzat düzeylerinin arttığını bildirdiği gözlemine dayanarak, mevcut NMP koşulları altında fizyolojik bir metabolik durumun oluşturulmadığı iddia edilebilir. Atılan böbreklerin kullanımı, nakil için kabul edilen böbreklerin NMP sırasında da laktat birikimi gözlenir.Bu nedenle, mevcut NMP perfüzyon protokolleri, canlı greftlerde fizyolojik bir metabolik durumun indüklenmesi için gerekli olan optimal koşulları henüz sağlamamaktadır. protokoller, canlılık testi veya "marjinal" böbrek greftlerinin resüsitasyon ve/veya onarımı için gereken uzun süreli perfüzyonlar için optimal koşulları taklit eder.
Böbrek, kalbe benzer kütle başına enerji gereksinimi ile metabolik olarak oldukça aktif bir organdır ve spesifik substrat tercihlerine ve metabolik fonksiyonlara sahiptir. Sonraki yönler, organa özgü arteriyovenöz konsantrasyon farklılıkları ve bunun vücut laktat atılmasındaki önemli rolü ile gösterilen böbreğe özgü metabolit alımı ve salımı modelleri ile açıkça gösterilmektedir. Ayrıca, böbreğin fonksiyonel çeşitliliği heterojen metabolik profillere dönüşür. özel fonksiyonel alt birimlerinin her biri için farklı alt tabaka tercihleri ile. Sonuç olarak, optimal bir NMP protokolü böbreğin metabolik gereksinimlerini karşılamalı ve normalde besinleri yenileyecek ve atık ürünleri bertaraf edecek vücudun homeostatik sisteminin yokluğunu telafi etmelidir.
Canlılık testi veya "marjinal" böbrek greftlerinin geri kazanılması için NMP, daha da zorlu gereksinimlerle gelebilir. Bu "marjinal" böbrek greftleri, daha yaşlı donörlerden alınan greftleri, algılanan daha yüksek riskli donörlerden alınan greftleri ve/veya uzun süreli tedarik stresi (uçlu iskemi gibi) olan greftleri içeren heterojen bir grup oluşturur. Bu koşulların tümü, "marjinal" böbrek greftleri bozulmuş metabolik plastisite ile ortaya çıkabileceğinden, bozulmuş bir esneklik" ile ilişkilidir.1 Sonuç olarak, tehlikeye atılmış bu organların metabolik gereksinimlerinin karşılanmaması, canlılıklarına ilişkin olarak haksız sonuçlara yol açabilir. Benzer şekilde, Anabolik bir durumu desteklemek ve ex-situ greft rejenerasyonunu hedefleyen uzun süreli NMP için metabolik ön koşulları karşılamak için muhtemelen daha iyi uyarlanmış perfüzyon protokolleri gereklidir.
Bu derlemenin odak noktası renal NMP'nin metabolik yönleri hakkında teorik bir çerçeve sağlamaktır (yani, greft perfüzyonu sırasında optimal metabolik desteğin nasıl sağlanacağı). İncelemeden elde edilen sonuçlar (kısmen) diğer organlara çevrilebilir, Yine de, substrat tercihiyle ilgili olarak organa özgü derin farklılıklar mevcuttur. Organa özgü farklılıkların (miyokardın tercih edilen metabolik substratı olarak uzun zincirli yağ asitleri gibi) değerlendirilmesi, incelemenin kapsamı dışında değerlendirildi. Benzer şekilde, oksijen dağıtımının yönleri inceleme kapsamı dışında değerlendirildi. Bu derleme, 3 ana metabolik tozlayıcı ile birlikte yapılandırılmıştır: karbonhidratlar, yağ asitleri ve amino asitler, ardından mikro besinlerin sağlanmasına ilişkin hususlar. Son olarak, NMP bağlamında metabolik homeostazın izlenmesine yönelik seçeneklere ilişkin pratik bir genel bakış sunulmaktadır. Böbreğin metabolik fizyolojisinin yönleriyle ilgili referans veriler büyük ölçüde insan (canlı donörler) ve böbrek üzerinde arteriyovenöz kan örneklemesi uygulayan domuz çalışmalarına dayanmaktadır.
karbonhidratlar
Genel olarak ve özellikle böbrek için, mevcut NMP protokolleri esas olarak perfüze greft için metabolik bir substrat olarak glikoza dayanır. Bununla birlikte, insan böbreğindeki arteriyovenöz ölçümlerle belirlendiği üzere, böbrekten glukoz alımı veya salınımının olmaması, minimal renal glukoz katabolizması anlamına gelebilir(Şekil 1'). Bu büyük gözlem, renal karbonhidrat metabolizmasının belirli karmaşık ve uzamsal olarak çeşitli organizasyonunu göz ardı eder, bazı alanlar glikolize dayanır ve diğerleri aktif olarak glukoza dahil olur.
22 Bu çeşitlilik, fonksiyonel hetneogenezi takip eder.15, hücresel metabolik hızlarda geniş bölgesel varyasyonlar ve lokal oksijen geriliminde derin farklılıklar ile böbreğin heterojenliği. Kortikal glomerüller, esas olarak "pasif" filtreler olarak işlev gören iyi oksijenlenmiş vasküler yapıları temsil eder. Öte yandan medüller tübüller, bir dizi oldukça aktif, metabolik olarak zorlu pompaları temsil eder27,2 Bununla birlikte, Henle halkalarının karşı akım konsantrasyon mekanizmasının kaçınılmaz bir sonucu olarak, daha derin medullanın yönleri derin hipoksiye maruz kalır. Dolayısıyla, bu alandaki hücreler zorunlu glikolitiktir (asetat üreten) ve anoksiye nispeten dirençli olarak rapor edilir (Şekil 2-).
Fizyolojik koşullar altında dolaşımdan laktat salınımının olmaması veya hatta net laktat alımı5,16,18, daha derin medullada oluşan laktatın organ içinde verimli bir şekilde temizlendiğini gösterir. Son çalışmalar, proksimal tübülleri laktat bertarafının birincil yeri olarak tanımladı.
Renal glukoneogenetik kapasite glikoz bağımsızlığını gösterebilse de, glukoneogenezin anabolik bir süreç olduğuna ve dolayısıyla greft üzerinde önlenebilir bir enerji yükü oluşturduğuna dikkat çekmek önemlidir. Ek olarak, yetersiz glikoz mevcudiyeti greftin metabolik plastisitesini (yani, metabolik yetkinliği sürdürmek için farklı metabolik substratlar arasında geçiş yapma fizyolojik kabiliyetini) derinden etkileyebilir. Sonuç olarak, yeterli bir glikoz kaynağının sağlanması NMP için kritik bir gerekliliktir. Bu bağlamda, suprafizyolojik glukoz konsantrasyonlarının perfüze böbrek içindeki proksimal kıvrımlı tübüller (lokal yük) üzerinde önlenebilir bir metabolik yük oluşturacağını düşünmek önemlidir, çünkü kan (perfüzat)glükoz glomerüler ultrafiltrata süzülür ve ardından aktif olarak yeniden emilir. proksimal kıvrımlı tübül. Bu glikoz yeniden emilim süreci, böbrekteki birincil enerji gerektiren süreçler arasındadır. Sonuç olarak, NMP sırasında enerji gereksinimlerinin en aza indirilmesi açısından, 3.5 ila 5.5 mmol/L'lik perfüzat fizyolojik glikoz konsantrasyonu korunmalıdır. Sodyum-glukoz kotransporter 2 inhibitörü gibi aktif glikoz taşıyıcıları ile farmasötik etkileşimin reklam olabileceği tahmin edilebilir. distal tübüller tarafından glikoz yeniden emilimi ile bağlantılı enerji gereksinimini/yükünü en aza indirdiği için NMP bağlamında avantajlıdır. 5,36
Henüz çözülmemiş bir soru, NMP sırasında insülinin de sağlanıp sağlanmayacağıdır. Glikoz girişi, çoğu insülinden bağımsız olan glikoz taşıyıcıları (GLUT'ler) ailesi tarafından kontrol edilir. Bir istisna, tokluk glukoz atılımını kontrol eden insüline bağımlı GLUT4'tür. GLUT4 böbrekte de eksprese edildiğinden, NMP sırasında insülin takviyesi düşünülmelidir.
Tablo 1|Farklı protokoller için böbreğin NMP'si sırasında sağlanan donanıma (perfüzyon kontrol modu, basınç ve gaz kaynağı), perfüzat bileşimine ve takviyelere genel bakış
Laktat alımının yanı sıra arteriyovenöz konsantrasyon farklılıkları, böbreğin sitrat ve malat gibi organik asitleri de dolaşımdan temizlediğini gösterir. Her ikisi de sitrik asit döngüsünde doğrudan ara ürünlerdir. Sitrat için, bu klirensin, sitrat bertaraf sisteminin bir parçası olarak idrarla atılım mekanizmasını yansıttığı tahmin edilmektedir. Yine de, farelerde yapılan izleyici çalışmaları ve transplantasyonun hemen ardından fazda geçici olarak anürik kadavra donör greftleri tarafından kalıcı sitrat klirensi, sitratın sadece idrarda salgılanmak yerine, en azından kısmen böbrek tarafından metabolize edildiğini gösterir." Sonuç olarak, sitrat düşünülebilir. renal NMP bağlamında bir karbon kaynağı.
Şekil 1|Lindeman ve arkadaşları tarafından tarif edildiği gibi toplanan örneklerde (sağlıklı) canlı böbrek donörlerinin (n [ 5) prerenal (arteriyel [A]; kırmızı) ve postrenal (venöz [V]; mavi) kan örneklerinde glukoz ve kreatinin konsantrasyonlarının arteriyovenöz ölçümleri ., 16 Klinik Kimya Laboratuvarı tarafından standart bir şekilde ölçülmüştür.(a) Düşük venöz kreatinin seviyeleri, renal kreatinin klirensini gösterir. (b) Farklı donörler arasında değişen glikoz alımı, heterojen bir karbonhidrat dönüşümünü yansıtır. Lindeman JH, Wijermars LG, Kostidis S, et al. Keşif amaçlı bir klinik değerlendirmenin sonuçları, reperfüzyon sonrası ani ve kalıcı metabolik felçlerin böbrek iskemi-reperfüzyon hasarını tetiklediğini göstermektedir. K
Yukarıdaki gözlemler, karbonhidrat ve organik asit homeostazının fizyolojik kontrolünde böbrek için merkezi bir role işaret etmektedir. Aslında, klinik çalışmalar, akut böbrek hasarının, karbonhidrat metabolizmasında, aşırı derecede bozulmuş bir laktat klirensini içeren derin düzensizliklerle ilişkili olduğunu göstermektedir. Benzer çizgiler boyunca, postreperfüzyon laktat dinamiklerindeki farklılıklar (arteriyovenöz konsantrasyon farklılıkları), böbrek transplantasyonunu takiben farklı postreperfüzyon metabolik yeterlilik seviyeleri arasında ayrım yapar (Şekil 3'). Buna göre, laktat metabolizmasının greft metabolik yeterliliğinin bir okuması olarak kullanılabileceği tahmin edilebilir. Bu bağlamda, insan atılmış böbrek greftleri kullanılarak yapılan NMP deneylerinde ilerleyici perfüzat laktat birikimi gözlemlendi51.15, mevcut NMP koşulları altında fizyolojik metabolik homeostazın eski haline getirilmesine meydan okuyor.
NMP sırasında laktat birikimi, kırmızı kan hücresi tarafından üretilen laktatın atılmasını yansıtabilse de (doğrudan laktat oksidasyonu ve/veya alternatif olarak laktatın glukoza dönüşümü [Cori cyde]), laktat birikiminin büyük ölçüde devam eden renal laktat ile ilgili olması muhtemeldir. Mevcut NMP koşulları altında bozulmuş oksidatif fosforilasyonun bir sonucu olarak üretim. Biriken perfüzat laktat seviyeleri metabolik asidoz ile sonuçlanacaktır. Bu asidoz, bikarbonatın perfüzata titre edilmesiyle etkin bir şekilde düzeltilebilmesine rağmen, laktat birikimi, renal ve eritrosit laktat dehidrojenaz aktivitesinin ürün inhibisyonuna ve bunun sonucunda oluşan piruvatın laktata indirgenmesinin bozulmasına neden olabilir. Glikolitik yoldaki bu son adım, glikoliz sırasında oluşan indirgenmiş NAD'den nikotinamid adenin dinükleotid pozitifini (NAD plus) yeniden üreterek oksidasyon-indirgeme nötrlüğünü korumak için kritik öneme sahiptir. Sonuç olarak, biriken laktat düzeylerinden kaynaklanan laktat dehidrojenaz ürünü inhibisyonu, hücresel oksidasyon-redüksiyon stresi ile sonuçlanabilir.
Şekil 2|Basitleştirilmiş yollarında böbrek tarafından kullanılan metabolik substratların şematik görünümü.Normal koşullar altında, glukoneogenez için laktat kullanılır ve oksidatif fosforilasyonu beslemek için glikoz, yağ asitleri, glutamin (amino asitler) ve muhtemelen sitrat kullanılır. Hipoksik koşullar altında veya yüksek enerji talebi koşulları altında, glikoliz aktive olur ve böbrekten net bir laktat salınımı ile sonuçlanır. NAD, nikotinamid adenin dinükleotit; NADH, indirgenmiş nikotinamid adenin dinükleotidi; NH3, amonyak.
Böbrek, bu glukoneogenez kapasitesini karaciğer ile paylaşmakla kalmaz, aynı zamanda karaciğer ile karşılaştırıldığında glikojenolitik sistemle daha az donatılmış olmasına rağmen glikojen depolama kapasitesine de sahiptir. Sonuç olarak, aralıklı açlık sırasında kan glukoz seviyelerinin korunmasında renal glikojenolizin rolünün sınırlı olduğu bildirilmiştir.24 Yine de, böbrek glikojen depoları ile iskemik böbrek hasarının boyutu arasında ters ilişkiler bulunduğundan, glikojen depoları endojen bir depo görevi görebilir. Greft alımı ve transplantasyon gibi aşırı koşullar altında enerji tamponu. Sonuç olarak, NMP tarafından renal glikojen depolarının korunmasının ve hatta yeniden kurulmasının faydalı olduğu tahmin edilebilir.
Şekil 3|Böbrek transplantasyonunu takiben farklı renal metabolik yeterlilik seviyelerini gösteren laktat dinamikleri.Eğriler göreli renal arteriyel (kırmızı) ve venöz (mavi) laktat seviyelerini yansıtır. Saklama (gri çubukla gösterilir) ve hemen (canlı donör) veya gecikmeli (gecikmiş greft fonksiyonu olmadan ölen donör greft [DGF]) sırasında biriken laktatın ilk yıkanması (yeşil çubukla gösterilir). DGF'siz ve DGF'li (kırmızı çubukla gösterilir) ölen donör greftlerinde geçici kalıcı normoksik glikoliz. Lindeman JH, Wijermars LG, Kostidis S, et al. Keşif amaçlı bir klinik değerlendirmenin sonuçları, reperfüzyon sonrası ani ve kalıcı metabolik felçlerin böbrek iskemi-reperfüzyon hasarını tetiklediğini göstermektedir.
Yağ asitleri
Mevcut perfüzyon protokolleri esasen glikoz merkezli olmasına rağmen, inceleme çalışmaları, kalp gibi böbreğin de birincil yakıt kaynağı olarak yağ asitlerine dayandığını göstermektedir. )yağ asitleri, böbrek esasen orta zincirli yağ asitleri (MCFA'lar) üzerinde yakıt sağlar (Şekil 46 ve Ek Tablo S2).
Şekil 4|Orta zincirli yağ asitleri (MCFA'lar) ve uzun zincirli yağ asitleri (LCFA'lar) için (sağlıklı) canlı donör böbreklerindeki arteriyovenöz (AV) konsantrasyon farklılıkları, böbreğin MCFA'lar için tercihini gösterir.
MCFA'lar için böbrek tercihi, uzun zincirli yağ asitlerine göre çeşitli avantajlara sahiptir, çünkü bunlar, spesifik taşıyıcılar ve karnitin mekiği ile plazma ve mitokondriyal membranları geçmek için spesifik transmembran taşıyıcılara güvenmezler. Böylece, MCFA'lar, yağ asitlerinin oksidasyonunun meydana geldiği iç mitokondriyal membrandan kolayca yayılabilir. NMP sırasında renal metabolik fizyolojiyi en iyi şekilde taklit etmek amacıyla NMP sırasında MCFA'ların sağlanması düşünülmelidir. Bu bağlamda, çoğu parenteral lipid emülsiyon formülasyonu, esasen uzun zincirli yağ asidi bazlıdır ve bu nedenle renal NMP için optimal olarak uygun değildir. Ancak, MCFA ile zenginleştirilmiş formüller mevcuttur: Lipofundin(yüzde 10 MCFA) ve Smoflipid(yüzde 6 MCFA). Uzun zincirli yağ asitlerinin böbrek tarafından görünen minimum oksidasyonu göz önüne alındığında, MCFA'ların bu çözeltilere daha fazla zenginleştirilmesi tercih edilebilir.
NMP sırasında lipid iletimi çeşitli zorluklarla birlikte gelir. Plazma yağ asitlerinin büyük çoğunluğu albümin tarafından taşınır ve bağlanmamış yağ asitleri sadece küçük bir kısmı temsil eder.<0.01%)of the="" total.="" more="" important,="" clinical-grade="" albumin,="" most="" often="" used="" in="" the="" nmp="" protocols,="" has="" not="" undergone="" any="" pretreatment="" to="" free="" fatty="" acid="" binding="" sites.="" as="" a="" result,="" binding="" sites="" will="" be="" occupied="" mainly="" by="" the="" naturally="" dominating="" long-chain="" fatty="" acids.="" furthermore,="" nmp="" is="" performed="" in="" an="" isolated,="" closed,="" and="" limited="" volume="" setup.="" as="" a="" consequence,="" the="" system="" has="" a="" limited="" lipid="" buffering="" capacity="" (because="" no="" adipose="" tissue,="" muscle,="" and="" liver="" are="" included),="" which="" imposes="" challenges="" with="" respect="" to="" the="" maintenance="" of="" mcfa="" supply="" and="" potential="" lipotoxicity.="" in="" the="" light="" of="" the="" limited="" free="" fatty="" acid="" carrying="" capacity="" of="" plasma="" or="" its="" derivates,="" it="" could="" be="" argued="" that="" preference="" should="" be="" given="" to="" lauric="" acid(c12:0)enrichment="" because="" this="" mcfa="" has="" the="" highest="" per="" molecule="" energy="">
Şekil 5|Metabolik durumun ölçülmesi. Renal normotermik makine perfüzyonu sırasında metabolik durumu izlemek için uygulanabilen bir dizi sıvı biyobelirteçleri gösteren şematik genel bakış.ATP, adenosin trifosfat; GTP, guanozin trifosfat.
Bir enerji kaynağı olarak rollerinin yanı sıra, uzun süreli NMP sırasında, özellikle organ rejenerasyonunu amaçlayan protokollerde, temel doymamış yağ asitleri ve kolesterol gibi hücresel fonksiyon için kritik olan diğer lipid sınıflarının sağlanması düşünülmelidir. Ancak, doymamış yağ asitlerinin NMP protokollerine dahil edilmesi belirli riskler taşır. Doymamış yağ asitleri, özellikle perfüzyon sırasında veya hem bazlı oksijen taşıyıcıları kullanırken hemoliz7 sonucunda salınan aşırı serbest hemoglobin/hem varlığında oksidatif stres ve lipid peroksidasyonunu destekleyebilir.
