Od ledu k lednici – novinky ve statické prezervaci dárcovských plic

Súhrn

Souhrn

Prezervace dárcovských plic a snaha o bezpečné prodloužení času ischemie při zachování funkce je důležitým tématem, kterému se transplantační komunita věnuje dlouhodobě. Recentní publikace převážně torontského týmu zásadně ovlivňují dosavadní pohled na optimální podmínky prezervace a jejich výsledky představují vědecký základ pro posun od prezervace na ledu ke kontrolované hypotermii. Optimální podmínky prezervace jsou nutnou podmínkou pro bezpečné prodloužení ischemie. To s sebou nese další potenciál pro rozvoj oboru a možnost zlepšení dostupnosti jak samotné metody transplantace plic, tak jejích výsledků. Tento přehledový článek shrnuje zásadní poznatky v oblasti prezervace dárcovských plic od prvních experimentálních pokusů provedených před 30 lety po recentní studie a diskutuje jednotlivé aspekty, které změna standardu prezervace ovlivnila nebo pravděpodobně ovlivní.

Klíčová slova:

transplantace plic – studená ischemie – prezervace dárcovských plic

Úvod

Prezervace orgánu v čase od zástavy krevního oběhu v těle dárce do obnovení perfuze v těle příjemce je jedním z klíčových faktorů ovlivňujících další fungování transplantovaného orgánu. Délka ischemie (ischemic time – IT) byla identifikována jako prediktor 5- a 10leté mortality a asociována s počtem epizod akutní rejekce v 1. roce po transplantaci plic [1]. Potřeba minimalizace IT na jedné straně se setkává s mnohdy obtížnou logistikou transplantací, potřebou co nejvhodnější imunologické shody příjemce a dárce a daty podloženou tendencí (nejen) transplantační operace neprovádět v nočních hodinách. Důsledkem je snaha o nalezení metody bezpečné prezervace orgánu v takových podmínkách, které zajistí uchování funkce po co nejdelší dobu. Toho je nutné dosáhnout bez zvýšeného rizika pro příjemce. Rapidně se rozvíjející programy transplantací plic po celém světě se dlouho držely standardu prezervace plicního štěpu na ledu (static ice storage – SIS), který měl zajistit teplotu 4 °C [2]. V uplynulých letech byly publikovány zásadní vědecké práce, které tvoří základ pro jednoduché a bezpečné prodloužení IT dárcovských plic při zvýšené teplotě (controlled hypothermic storage – CHS). Tento přehledový článek shrnuje poznatky v oblasti prezervace dárcovských plic od prvních experimentálních pokusů po nedávné zavedení CHS do klinické praxe a diskutuje jednotlivé aspekty, které tento objev již ovlivnil nebo pravděpodobně ovlivní.

Metody

Provedli jsme rešerši literatury týkající se prezervace dárcovských plic, celkového času ischemie a krátkodobých a dlouhodobých výsledků jednotlivých postupů. Jako klíčové výrazy ve vyhledávací strategii byly použity „transplantace plic“, „prezervace dárcovských plic“, „ex vivo plicní perfuze“, „cold storage“ a jejich ekvivalenty. Přezkoumány byly pouze recenzované texty publikované v indexovaných mezinárodních časopisech do března 2024. K vyhledávání jsme použili databáze Medline/Pubmed, Scopus a Web of Science.

Experimentální modely

Již v roce 1989 byla publikována studie, která zkoumala, jak prezervace při teplotách 38 °C, 34 °C, 23 °C, 15 °C, 10 °C a 4 °C ovlivní následnou funkci králičích plic. Ty byly odebrány v inspiriu v bloku se srdcem. Autoři blok zabalili do chirurgických roušek nasáknutých fyziologickým roztokem a vložili do prostoru s příslušnou teplotou (chlazené místnosti nebo teplé lázně). V daných časových intervalech (tab. 1) byly plíce připojeny na ventilátor a cirkulace obnovena čerstvě odebranou králičí krví. Analýza krevních plynů po 5–10 min prokázala suverénně nejlepší výsledek ve skupině plic uchovávaných v 10 °C, kde nedošlo k výraznému poklesu funkce alveolokapilární membrány ani po 24 hod. Jako kontrola sloužily plíce, jejichž funkce byla analyzována s minimální dobou ischemie [3].

Následně Date et al. porovnávali prezervaci levé plíce ve 4 °C a 10 °C na psím modelu (šest opakování pro každou skupinu). Prezervace trvala 18 hod. Krevní plyny analyzované po implantaci plíce a vyřazení pravé plíce z oběhu byly výrazně vyšší u skupiny plic uložených v 10 °C oproti skupině plic uložených ve 4 °C (451 ± 46 mmHg vs. 243 ± 86 mmHg; p < 0,05). Zároveň uvádí, že teplota orgánu během implantace dosáhla až 28,8 °C [4].

Závěrem další práce z 90. let minulého století zaměřující se na výsledky prezervace ve dvou rozdílných roztocích (low potassium dextran s a bez 1% glukózy) v 10 °C byla asociace prezervace v roztoku s glukózou s pokračováním normálního metabolizmu po transplantaci. Tyto psí plíce autoři po odběru uchovávali v kontrolovaných podmínkách po dobu 24 hod. V 11 z 12 případů byla funkce po 3 dnech od implantace excelentní (oxygenační index nad 300 mmHg) [5].

Torontský tým po zhruba 30 letech od výše zmiňovaných pokusů provedl obdobnou studii na prasečím modelu. Plíce uchované po dobu 36 hod při teplotě 10 °C prokázaly lepší funkci (nižší ventilační tlaky, vyšší poddajnost a lepší schopnost oxygenace) v porovnání se skupinou plic uchovávanou ve 4 °C. Analýza markerů poškození mitochondrií dále potvrdila, že skladování při 10 °C vedlo k lepší ochraně mitochondrií [6].

Tato vědecká skupina ale šla ještě dál a v roce 2022 na prasečích plicích demonstrovala 3denní prezervaci levé plíce v 10 °C, která byla 2× přerušena 4hodinovým cyklem ex vivo plicní ventilace a perfuze (ex vivo lung perfusion – EVLP). Jako kontrola sloužily plíce po celou dobu staticky uložené v 10 °C. Funkce implantované plíce po exkluzi pravé původní ve skupině s EVLP byla v průměru 422 (± 61) mmHg. Naproti tomu ve druhé skupině (n = 2) došlo k masivnímu selhání štěpu, které vedlo ke smrti zvířete. Metabolická analýza prokázala klíčovou roli EVLP v revitalizaci zásadních energetických metabolitů (glukóza, sukcinát, N-acetly aspartát) a v redukci exprese CASP1 (marker aktivace inflamazómu) [7].

Další publikace z roku 2022 na vzorku 10 aspirovaných prasečích plic randomizovaných k uchování v teplotě 4 °C a 10 °C po dobu 12 hod a následně transplantovaných poukazuje na signifikantně lepší oxygenační funkci ve skupině plic uchovaných při teplotě 10 °C (343 ± 43 mmHg vs. 128 ± 76 mmHg; p = 0,03). Ve skupině s vyšší teplotou byla kromě jiného pozorována tendence k lepší poddajnosti (p = 0,09) a signifikantně vyšší hodnoty metabolitů glutathion a askorbát (v obou případech p = 0,0079), které byly předchozími studiemi označeny za antioxidační [8].

Prezervace v klinické praxi

Ischemie levé plíce při vůbec první jednostranné plicní transplantaci provedené v roce 1963 netrvala dle dostupné literatury déle než 90 min až 2 hod. Za kontinuální kardiopulmonální resuscitace dárce Dalton se svým asistentem provedli levostrannou pneumonektomii, plíci propláchli studeným roztokem, intubovali a 100% kyslíkem ventilovali. Následně ji přinesli na vedlejší operační sál, kde Hardy se svým týmem provedl implantaci [9,10]. Jedním z důvodů, proč se snažili minimalizovat dobu ischemie, byl závěr předchozí experimentální studie na psích modelech, který udával, že v daných podmínkách ve 4 °C je možno plíce uchovat zhruba 2 hod. Nicméně dále tvrdí, že v některých případech je dobře tolerována i ischemie trvající 24 hod [11]. V prvním souboru pacientů po bilaterální transplantaci plic, který v roce 1988 publikoval Patterson et al., trvala celková ischemie od 2 hod do 4 hod a 20 min. Dárcovské plíce byly dle záznamů uchovávané v teplotě 4 °C [12].

V roce 2017 torontská skupina publikovala soubor 97 pacientů, u kterých čas prezervace překročil 12 hod (max. 21 hod). U 92 z těchto pacientů byla využita EVLP, která celkovou dobu ischemie rozděluje na dvě kratší. Přestože EVLP bylo na tomto pracovišti indikováno k využití primárně u rizikových štěpů, čas hospitalizace se nelišil od kontrolní skupiny, ve které prezervace trvala méně než 12 hod. Stupeň primární dysfunkce štěpu (primary graft dysfunction – PGD) v 72 hod se opět signifikantně nelišil [13].

V práci Ali et al. trvala ischemie první implantované plíce 9,92–14,8 hod a druhé implantované plíce 10,9–16,5 hod. Plíce byly ve všech případech uchovány při teplotě 10 °C. Ani v jednom případě nedosáhlo PGD po 72 hod od transplantace stupeň 3 a pacienti přežili 30 dnů ve 100 % [6].

Další práce pojednává o dvou úspěšných transplantacích jedné plíce od stejného dárce dvěma různým příjemcům provedených po sobě. IT pro druhou transplantovanou plíci, která byla po dobu nutného čekání uskladněna v 10 °C, představoval 15 hod a 20 min. Oxygenační index ihned po překladu na ICU z operačního sálu byl 385 mmHg. Pacient byl extubován po 21 hod od transplantace a z nemocnice propuštěn po 9 dnech [14]. Jiná publikace popisuje postup aplikovaný v případě výskytu dvou dárců ve stejném čase. Druhé dárcovské plíce alokované pacientovi s urgentním statutem byly uloženy v lednici při teplotě 10 °C ve 23 hod večer. V tom čase ještě probíhala první transplantace. Celkový čas prezervace představoval 13,35 hod pro první a 15,77 hod pro druhou implantovanou plíci. Vzhledem k předoperačnímu přemostění k transplantaci pomocí mimotělní membránové oxygenace (extracorporeal membrane oxygenation – ECMO) se autoři rozhodli weaning posunout o 48 hod. Nicméně další průběh byl bez komplikací, s PGD 0 v čase 72 hod a pacient byl propuštěn z nemocnice po 54 dnech. Po 6 měsících od výkonu nebyly zaznamenány žádné významné komplikace [15].

V dubnu 2023 byla publikována zatím největší prospektivní multicentrická nerandomizovaná klinická studie hodnotící výsledky prezervace v 10 °C (70 pacientů s prezervací v 10 °C vs. 140 kontrol se SIS). Plíce byly po odběru transportovány do příjemcovské nemocnice na ledu a následně uloženy v 10 °C. Cílem bylo vyhnout se provádění implantace příjemci v nočních hodinách. Doba od svorky dárce po začátek anestezie příjemce trvala max. 12 hod. V souboru transplantací plic uchovaných při 10 °C dosáhlo PGD stupně 3 v 72 hod v 5,7 % případů, zatímco v kontrolní skupině v 9,3 % případů. Jen minimální rozdíly byly pozorovány mezi skupinami, pokud jde o dobu hospitalizace na JIP, celkovou dobu v nemocnici, potřebu ECMO po operaci nebo jednoletého přežívání [16].

Recentní práce autorů z FN Motol, UZ Leuven a Massachu­setts General Hospital (Harvard Medical School) poprvé v historii oboru ukázala, že s využitím kontrolované hypotermie v rozmezí 4–10 °C lze dobu ischemie druhé implantované plíce prodloužit na čas delší než 15 hod s dobrými krátkodobými výsledky [17].

DiskuZe

Konzistentní výsledky zde zmiňovaných studií představují základ pro modifikaci metody prezervace dárcovských plic. Prezervace při vyšší teplotě byla asociována s lepší funkcí a dobrými krátkodobými výsledky. Na tomto základě lze předpokládat, že uskladnění v 10 °C místo konvenčního SIS (s předpokládanou teplotou 4 °C) není inferiorním postupem. Nicméně velké randomizované studie, které by hodnotily a jednoznačně validovaly zmiňovaný postup z dlouhodobého hlediska, zatím chybí.

Důležitým argumentem pro změnu dosavadního postupu je také pochybnost, jestli skladování a transport na ledu opravdu udržuje teplotu orgánu na úrovni 4 °C. Přestože spolehlivé studie na toto téma dosud nebyly publikovány (ale probíhají), lze se na základě limitované evidence domnívat, že teplota nejenže klesá pod tuto hladinu, ale blíží se až k nulovým hodnotám [18]. Z toho plyne obava o funkci plic vystavených poškození mrazem (v angličtině popisováno jako freezing injury).

I když zatím nejsou publikovány práce porovnávající SIS s prezervací v teplotním rozmezí 4–10 °C, na základě uvedených informací lze předpokládat lepší výsledky při vyšší teplotě. Právě na toto teplotní rozmezí cílí na trhu zatím jediná technologie prezervace s U.S. Food and Drug Administration schválením a CE označením – Paragonix ­LUNGguard™. Bohužel zatím neexistuje žádná příslušnými autoritami schválená technologie k uchovávání a transportu v přesně dané teplotě 10 °C.

Nespornou výhodou, kterou vyšší teplota prezervace přináší, je možnost prodloužení ischemie. Jasná bezpečná časová hranice zatím nebyla stanovena. Nicméně zatím publikovaná data svědčí pro to, že tato hodnota může být i vysoko nad hranicí 8 hod. Logistika transplantací je mnohdy náročná disciplína, při níž mohou nastat situace, kdy se výkon neuskuteční z neřešitelných logistických důvodů. Příkladem může být delší příprava příjemce nebo nutný transport orgánů z velké vzdálenosti. V těchto situa­cích je bezpečná možnost prodloužení IT víc než vítána. V případě výskytu urgentního příjemce by tak mohlo dojít i k transatlantické alokaci bez obavy o zhoršení funkcí při delší ischemii. Další výhodou bezpečného prodloužení IT je získání času potřebného k imunologickému vyšetření, které je nutné k určení nejlepší možné alokace. V neposlední řadě je žádoucí bezpečné posunutí operačního výkonu do denní pracovní doby a může mít pozitivní vliv na výsledek operace, jak dokládá několik studií [19–21].

Vhodnost EVLP jako metody k prodloužení IT byla vědecky podložena, nicméně na rozdíl od statické prezervace s sebou nese výrazně větší finanční náklady a nároky na personální zajištění s ohledem na nutnou přítomnost zkušeného personálu.

Světová transplantační centra, včetně III. chirurgické kliniky 1. LF UK a FN Motol jako jediného pracoviště provádějícího transplantace plic pro Českou a Slovenskou republiku, nyní v zájmu zkvalitnění péče modifikují své postupy a snaží se nejen vyhnout ultranízkým teplotám blížícím se 0 °C, ale teplotu skladování plic přizpůsobit tak, aby odpovídala nejnovějším vědeckým poznatkům.

Závěr

Posun v klinické praxi od původně zamýšlených 4 °C (ale ve skutečnosti pravděpodobně ještě nižších teplot) k 10 °C se zdá být logickým a neodvratným krokem pro všechna centra, která chtějí provádět transplantace plic s co nejlepšími výsledky. Nicméně pro jednoznačné potvrzení tohoto postupu, zejména z hlediska dlouhodobých výsledků, je nutné provedení dalších studí.

Konflikt zájmů

Autoři článku prohlašují, že nejsou v souvislosti se vznikem tohoto článku ve střetu zájmů a že tento článek nebyl publikován v žádném jiném časopise, s výjimkou kongresových abstrakt a doporučených postupů.