Perfusión de la máquina - Machine perfusion

La perfusión mecánica (MP) es una técnica utilizada en el trasplante de órganos como medio de preservación de los órganos que se van a trasplantar.

La perfusión mecánica tiene varias formas y se puede clasificar según la temperatura del perfundido: fría (4 ° C) y tibia (37 ° C). La perfusión mecánica se ha aplicado al trasplante renal , al trasplante de hígado y al trasplante de pulmón . Es una alternativa al almacenamiento en frío estático (SCS).

Historia de las técnicas de conservación del riñón

Diagrama de perfusión regional normotérmica de preparación de órganos abdominales para trasplante

Un preliminar esencial para el desarrollo del almacenamiento y el trasplante de riñón fue el trabajo de Alexis Carrel en el desarrollo de métodos para la anastomosis vascular . Carrel pasó a describir los primeros trasplantes de riñón, que se realizaron en perros en 1902; Ullman describió de forma independiente experimentos similares en el mismo año. En estos experimentos se trasplantaron riñones sin que se intentara almacenarlos.

El paso crucial para hacer posible el almacenamiento in vitro de riñones fue la demostración de Fuhrman en 1943 de un efecto reversible de la hipotermia sobre los procesos metabólicos de tejidos aislados. Antes de esto, los riñones se habían almacenado a temperaturas corporales normales usando sangre o perfundidos de sangre diluida, pero no se habían realizado reimplantes exitosos. Fuhrman demostró que las rodajas de la corteza del riñón de rata y el cerebro resistieron el enfriamiento a 0,2 ° C durante una hora, temperatura a la que su consumo de oxígeno fue mínimo. Cuando las rodajas se recalentaron a 37 ° C, su consumo de oxígeno se recuperó a la normalidad.

El efecto beneficioso de la hipotermia sobre los riñones isquémicos intactos fue demostrado por Owens en 1955 cuando demostró que, si los perros se enfriaban a 23-26 ° C y sus aortas torácicas se ocluían durante 2 horas, sus riñones no mostraban daño aparente cuando los perros fueron recalentados. Este efecto protector de la hipotermia sobre el daño isquémico renal fue confirmado por Bogardus, quien mostró un efecto protector del enfriamiento de la superficie de los riñones de los perros cuyos pedículos renales se pinzaron in situ durante 2 horas. Moyer demostró la aplicabilidad de estos experimentos con perros al ser humano, al mostrar el mismo efecto sobre la función renal del perro y del ser humano de los mismos períodos de isquemia hipotérmica.

No fue hasta 1958 que se demostró que los riñones de perro intactos sobrevivirían a la isquemia incluso mejor si se enfriaban a temperaturas más bajas. Stueber demostró que los riñones sobrevivirían al pinzamiento in situ del pedículo renal durante 6 horas si los riñones se enfriaran a 0-5 ° C colocándolos en una chaqueta de enfriamiento, y Schloerb mostró que una técnica similar con enfriamiento de los riñones de los perros heparinizados a 2 -4 ° C proporcionó protección durante 8 horas pero no 12 horas. Schloerb también intentó el almacenamiento in vitro y el autotrasplante de riñones enfriados, y tuvo un superviviente a largo plazo después de 4 horas de almacenamiento del riñón seguido de reimplante y nefrectomía contralateral inmediata . También tuvo un sobreviviente cercano, después de un almacenamiento renal de 24 horas y una nefrectomía contralateral retrasada, en un perro que desarrolló una trombosis arterial tardía en el riñón.

Estos métodos de enfriamiento de la superficie se mejoraron mediante la introducción de técnicas en las que el sistema vascular del riñón se limpiaba con líquido frío antes del almacenamiento. Esto tuvo el efecto de aumentar la velocidad de enfriamiento del riñón y eliminó los glóbulos rojos del sistema vascular. Kiser utilizó esta técnica para lograr un almacenamiento in vitro satisfactorio de 7 horas de un riñón de perro, cuando el riñón se había lavado a 5 ° C con una mezcla de dextrano y sangre diluida antes del almacenamiento. En 1960, Lapchinsky confirmó que eran posibles períodos de almacenamiento similares, cuando informó que ocho perros sobrevivieron después de que sus riñones habían sido almacenados a 2-4 ° C durante 28 horas, seguidos de un autotrasplante y una nefrectomía contralateral retrasada. Aunque Lapchinsky no dio detalles en su artículo, Humphries informó que estos experimentos habían implicado enfriar los riñones durante 1 hora con sangre fría, y luego almacenarlos a 2-4 ° C, seguido de un recalentamiento de los riñones durante 1 hora con sangre caliente en la parte superior. tiempo de reimplantación. Las nefrectomías contralaterales se retrasaron dos meses.

Humphries desarrolló esta técnica de almacenamiento mediante la perfusión continua del riñón durante todo el período de almacenamiento. Utilizó plasma o suero diluido como perfundido y señaló la necesidad de presiones bajas de perfundido para prevenir la hinchazón renal, pero admitió que los valores óptimos para variables como la temperatura de perfundido, la Po 2 y el flujo permanecían desconocidos. Sus mejores resultados, en este momento, fueron 2 perros que sobrevivieron después de tener sus riñones almacenados durante 24 horas a 4-10 ° C seguido de autotrasplante y nefrectomía contralateral retrasada unas semanas después.

Calne desafió la necesidad de usar métodos de perfusión continua al demostrar que se puede lograr una conservación exitosa de 12 horas usando técnicas mucho más simples. Calne tenía un riñón que mantenía la vida incluso cuando la nefrectomía contralateral se realizaba al mismo tiempo que la operación de reimplante. Calne simplemente heparinizó los riñones de los perros y luego los almacenó en una solución helada a 4 ° C. Aunque se demostró que la conservación de 17 horas era posible en un experimento cuando se retrasó la nefrectomía, no se logró ningún éxito con el almacenamiento de 24 horas.

El siguiente avance fue realizado por Humphries en 1964, cuando modificó la perfusión utilizada en su sistema de perfusión continua original, y tenía un riñón de perro capaz de soportar la vida después de 24 horas de almacenamiento, incluso cuando se realizó una nefrectomía contralateral inmediata al mismo tiempo. como la reimplantación. En estos experimentos se utilizó como perfundido sangre autógena, diluida al 50% con solución de Tis-U-Sol a 10 ° C. La presión de la perfusión fue de 40 mm Hg y el pH de la perfusión fue de 7,11-7,35 (a 37ºC). Se utilizó un pulmón de membrana para la oxigenación para evitar dañar la sangre.

Al intentar mejorar estos resultados, Manax investigó el efecto del oxígeno hiperbárico y descubrió que era posible almacenar con éxito los riñones de los perros durante 48 horas a 2 ° C sin usar perfusión continua, cuando los riñones se lavaban con dextrano / Tis-U- Solución de sol antes del almacenamiento a 7,9 atmósferas de presión, y si la nefrectomía contralateral se retrasó hasta 2 a 4 semanas después del reimplante. Manax postuló que el oxígeno hiperbárico podría funcionar inhibiendo el metabolismo o ayudando a la difusión del oxígeno en las células renales, pero no informó de experimentos de control para determinar si otros aspectos de su modelo eran más importantes que la hiperbaria.

Belzer logró una notable mejora en los tiempos de almacenamiento en 1967 cuando informó que el almacenamiento renal se había realizado con éxito durante 72 horas después de volver al uso de perfusión continua con un perfundido a base de plasma canino a 8-12 ° C. Belzer descubrió que el factor crucial para permitir una perfusión de 72 horas sin complicaciones era la crioprecipitación del plasma utilizado en la perfusión para reducir la cantidad de lipoproteínas inestables que de otro modo precipitarían de la solución y obstruirían progresivamente el sistema vascular del riñón. También se utilizó un oxigenador de membrana en el sistema en un intento adicional de prevenir la desnaturalización de las lipoproteínas porque solo el 35% de las lipoproteínas se eliminaron por crioprecipitación. El perfundido comprendía 1 litro de plasma canino, 4 mEq de sulfato de magnesio, 250 ml de dextrosa, 80 unidades de insulina, 200.000 unidades de penicilina y 100 mg de hidrocortisona. Además de crioprecipitarse , el perfundido se prefiltró a través de un filtro de 0,22 micrómetros inmediatamente antes de su uso. Belzer utilizó un pH de perfundido de 7,4 a 7,5, una Po 2 de 150-190 mm Hg y una presión de perfundido sistólica de 50 a 80 mm Hg, en una máquina que producía un flujo de perfundido pulsátil. Con este sistema, Belzer logró que 6 perros sobrevivieran después de que sus riñones hubieran sido almacenados durante 72 horas y luego reimplantados, realizándose nefrectomías contralaterales inmediatas en las operaciones de reimplante.

El uso de Belzer de hidrocortisona como adyuvante de la conservación había sido sugerido por el trabajo de Lotke con rodajas de riñón de perro, en el que la hidrocortisona mejoró la capacidad de las rodajas para excretar PAH y oxígeno después de 30 horas de almacenamiento a 2-4 ° C; Lotke sugirió que la hidrocortisona podría estar actuando como estabilizador de la membrana lisosomal en estos experimentos. Los otros componentes del modelo de Belzer se determinaron empíricamente. La insulina y el magnesio se usaron parcialmente en un intento de inducir la hibernación artificial , ya que Suomalainen encontró que este régimen era efectivo para inducir la hibernación en hibernadores naturales. El magnesio también se proporcionó como inhibidor metabólico tras la demostración de Kamiyama de que era un agente eficaz en la preservación del corazón del perro. Otra justificación del magnesio era que era necesario para reemplazar el calcio que se había unido al citrato en el plasma .

Belzer demostró la aplicabilidad de sus experimentos con perros al almacenamiento de riñón humano cuando informó sobre sus experiencias en el trasplante renal humano utilizando las mismas técnicas de almacenamiento que había utilizado para los riñones de perro. Pudo almacenar los riñones hasta por 50 horas y solo el 8% de los pacientes requirieron diálisis postoperatoria cuando el donante estaba bien preparado.

En 1968, Humphries informó de 1 sobreviviente de cada 14 perros después de 5 días de almacenamiento de sus riñones en una máquina de perfusión a 10 ° C, utilizando un medio de plasma diluido que contenía ácidos grasos adicionales. Sin embargo, la nefrectomía contralateral retrasada 4 semanas después del reimplante fue necesaria en estos experimentos para lograr el éxito, y esto indicó que los riñones resultaron gravemente dañados durante el almacenamiento.

En 1969, Collins informó una mejora en los resultados que podrían lograrse con métodos simples sin perfusión de almacenamiento renal hipotérmico. Basó su técnica en la observación de Keller de que la pérdida de electrolitos de un riñón durante el almacenamiento podría evitarse mediante el uso de un líquido de almacenamiento que contenga cationes en cantidades cercanas a las que normalmente están presentes en las células. En el modelo de Collins, los perros estaban bien hidratados antes de la nefrectomía y también se les administró manitol para inducir la diuresis. Se inyectó fenoxibenzamina, un vasodilatador y estabilizador enzimático lisozomal, en la arteria renal antes de la nefrectomía. Los riñones se sumergieron en solución salina inmediatamente después de la extracción y se perfundieron a través de la arteria renal con 100-150 ml de una solución de electrolitos fría desde una altura de 100 cm. Los riñones permanecieron en solución salina helada durante el resto del período de almacenamiento. La solución utilizada para estas exitosas perfusiones en frío imitó la composición de electrolitos de los fluidos intracelulares al contener grandes cantidades de potasio y magnesio. La solución también contenía glucosa, heparina, procaína y fenoxibenzamina. El pH de la solución fue de 7,0 a 25 ° C. Collins pudo lograr un almacenamiento exitoso de 24 horas de 6 riñones y 30 horas de almacenamiento de 3 riñones, con los riñones funcionando inmediatamente después del reimplante, a pesar de las nefrectomías contralaterales inmediatas. Collins enfatizó los malos resultados obtenidos con un lavado con solución de Ringer, al encontrar resultados similares con este tratamiento en comparación con los riñones tratados solo con enfriamiento de superficie. Liu informó que la solución de Collins podría proporcionar un almacenamiento exitoso de 48 horas cuando la solución se modificó mediante la inclusión de aminoácidos y vitaminas. Sin embargo, Liu no realizó experimentos de control para demostrar que estas modificaciones eran cruciales.

Otros trabajadores encontraron dificultades para repetir los exitosos experimentos de almacenamiento de perfusión de 72 horas de Belzer. Woods pudo lograr un almacenamiento exitoso de 48 horas de 3 de 6 riñones cuando usó los aditivos Belzer con plasma crioprecipitado como perfundido en un sistema de perfusión hipotérmica, pero no pudo extender el tiempo de almacenamiento a 72 horas como lo había hecho Belzer. . Sin embargo, Woods logró más tarde un almacenamiento exitoso de riñones de perro durante 3 y 7 días. Woods había modificado la perfusión de Belzer mediante la adición de 250 mg de metil prednisolona, ​​aumentó el contenido de sulfato de magnesio a 16,2 mEq y la insulina a 320 unidades. Seis de los 6 riñones produjeron una función de soporte vital cuando fueron reimplantados después de 72 horas de almacenamiento a pesar de las nefrectomías contralaterales inmediatas; 1 de 2 riñones produjeron una función de soporte vital después de 96 horas de almacenamiento, 1 de 2 después de 120 horas de almacenamiento y 1 de 2 después de 168 horas de almacenamiento. La presión de la perfusión fue de 60 mm Hg con una velocidad de bombeo de la perfusión de 70 latidos por minuto, y el pH de la perfusión se mantuvo automáticamente en 7,4 mediante un valorador de CO 2 . Woods destacó la importancia de la hidratación de los animales donantes y receptores. Sin la metil prednisolona, ​​Woods descubrió que la fragilidad de los vasos era un problema cuando los tiempos de almacenamiento eran superiores a 48 horas.

Johnson y Claes hicieron una simplificación importante de las técnicas de almacenamiento de perfusión hipotérmica en 1972 con la introducción de un perfundido a base de albúmina. Este perfundido eliminó la necesidad de fabricar el plasma crioprecipitado y filtrado por millipore utilizado por Belzer. La preparación de este perfundido había sido laboriosa y lenta, y existía el riesgo potencial del virus de la hepatitis y los anticuerpos citotóxicos. La ausencia de lipoproteínas del perfundido significaba que el oxigenador de membrana podía eliminarse del circuito de perfusión, ya que no era necesario evitar una interfaz perfundido / aire para evitar la precipitación de lipoproteínas. Ambos trabajadores utilizaron los mismos aditivos recomendados por Belzer.

La solución que utilizó Johnson fue preparada por el Laboratorio de Productos Sanguíneos (Elstree: Inglaterra) extrayendo del plasma fibrinógeno lábil al calor y gammaglobulinas para dar una solución de fracción de proteína plasmática (PPF). La solución se incubó a 60 ° C durante 10 horas para inactivar el agente de la hepatitis sérica. El resultado fue una solución de albúmina humana de 45 g / l que contenía pequeñas cantidades de gamma y beta globulinas que se mantuvo estable entre 0 ° C y 30 ° C durante 5 años. El PPF contenía 2,2 mmol / l de ácidos grasos libres.

Los experimentos de Johnson se centraron principalmente en el almacenamiento de riñones que habían sido dañados por una lesión prolongada por calor. Sin embargo, en un grupo de control de riñones de perro con lesiones no calientes, Johnson mostró que la conservación de 24 horas se lograba fácilmente cuando se usaba un perfundido de PPF, y describió en otro lugar un sobreviviente después de 72 horas de perfusión y reimplante con nefrectomía contralateral inmediata. Con los riñones lesionados calientes, la perfusión PPF dio mejores resultados que el método de Collins, con 6 de 6 perros sobreviviendo después de 40 minutos de lesión caliente y almacenamiento de 24 horas seguido de reimplante de los riñones y nefrectomía contralateral inmediata. Se agregaron potasio, magnesio, insulina, glucosa, hidrocortisona y ampicilina a la solución de PPF para proporcionar una fuente de energía y prevenir la fuga de potasio intracelular. La temperatura del perfundido fue de 6 ° C, la presión de 40 a 80 mm Hg y la Po 2 200 a 400 mm Hg. El pH se mantuvo entre 7,2 y 7,4.

Claes utilizó un perfundido a base de albúmina humana (Kabi: Suecia) diluido con solución salina a una concentración de 45 g / l. Claes conservó 4 de cada 5 riñones de perro durante 96 horas con los riñones funcionando inmediatamente después del reimplante a pesar de las nefrectomías contralaterales inmediatas. Claes también comparó este perfundido con el plasma crioprecipitado de Belzer en un grupo de control y no encontró diferencias significativas entre la función de los riñones reimplantados en los dos grupos.

El único otro grupo, además del de Woods, que informó el almacenamiento exitoso de los riñones durante siete días fue Liu y Humphries en 1973. Tuvieron tres de cada siete perros que sobrevivieron, después de que sus riñones habían estado almacenados durante siete días, seguido de un reimplante y una nefrectomía contralateral inmediata. Su mejor perro tenía un pico de creatinina post reimplante de 50 mg / l (0,44 mmol / l). Liu usó perros bien hidratados sometidos a diuresis con manitol y almacenó los riñones a 9 ° C - 10 ° C usando un perfundido derivado de PPF humano. El PPF se fraccionó adicionalmente utilizando un polímero altamente soluble en agua (Pluronic F-38), y se añadieron acetiltriptofanato de sodio y caprilato de sodio al PPF como estabilizadores para permitir la pasteurización. A esta solución se le añadió albúmina humana, heparina, manitol, glucosa, sulfato de magnesio, cloruro de potasio, insulina, metil prednisolona, ​​carbenicilina y agua para ajustar la osmolalidad a 300-310  mosmol / kg. El perfundido se cambió después de 3,5 días de almacenamiento. La presión del perfundido fue de 60 mm Hg o menos, a una velocidad de bombeo de 60 por minuto. El pH del perfundido fue de 7.12–7.32 (a 37 ° C), Pco2 27–47 mm Hg y Po 2 173–219 mm Hg. En un informe adicional sobre este estudio, Humphries descubrió que cuando se repitieron los experimentos con un nuevo lote de PPF no se obtuvieron supervivientes, y la histología de los supervivientes del experimento original mostró hipercelularidad glomerular que atribuyó a un posible efecto tóxico del polímero Pluronic. .

Joyce y Proctor informaron del uso exitoso de un perfundido a base de dextrano simple para el almacenamiento de riñones de perro durante 72 horas. 10 de 17 riñones fueron viables después del reimplante y la nefrectomía contralateral inmediata. Joyce utilizó perfusión no pulsátil a 4 ° C con un perfundido que contenía Dextran 70 (Pharmacia) 2,1%, con electrolitos adicionales, glucosa (19,5 g / l), procaína e hidrocortisona. El perfundido no contenía plasma ni componentes plasmáticos. La presión de perfundido fue de solo 30 cm H 2 O, pH 7,34-7,40 y Po 2 250-400 mm Hg. Este trabajo mostró que, para un almacenamiento de 72 horas, no se necesitaban nutrientes distintos a la glucosa y que las presiones y flujos de perfusión bajos eran adecuados.

En 1973, Sacks demostró que el almacenamiento de hielo simple se podía usar con éxito para un almacenamiento de 72 horas cuando se usaba una nueva solución de lavado para el enfriamiento inicial y el lavado del riñón. Los sacos extrajeron los riñones de los perros bien hidratados que estaban diurándose después de una infusión de manitol y lavaron los riñones con 200 ml de solución desde una altura de 100 cm. A continuación, los riñones se mantuvieron simplemente a 2 ° C durante 72 horas sin más perfusión. El reimplante fue seguido de nefrectomías contralaterales inmediatas. La solución de lavado se diseñó para imitar la composición del fluido intracelular y contenía manitol como un ión impermeable para prevenir aún más la hinchazón celular. La osmolalidad de la solución fue de 430 mosmol / kg y su pH fue de 7.0 a 2 ° C. Sacks omitió los aditivos que había utilizado Collins (dextrosa, fenoxibenzamina, procaína y heparina).

Estos resultados han sido igualados por Ross, quien también logró un almacenamiento exitoso de 72 horas sin usar perfusión continua, aunque no pudo reproducir los resultados de Collins o Sacks usando las soluciones originales de Collins o Sacks. La solución exitosa de Ross fue similar en la composición de electrolitos al líquido intracelular con la adición de citrato hipertónico y manitol. En la solución no había fosfato, bicarbonato, cloruro ni glucosa; la osmolalidad fue de 400 mosmol / kg y el pH de 7,1. Cinco de los 8 perros sobrevivieron al reimplante de sus riñones y a la nefrectomía contralateral inmediata, cuando los riñones habían estado almacenados durante 72 horas después de haber sido enjuagados con la solución de Ross; pero Ross no pudo lograr un almacenamiento de 7 días con esta técnica incluso cuando se utilizó la nefrectomía contralateral diferida.

Collins definió con más detalle los requisitos para un almacenamiento de perfusión hipotérmica satisfactoria durante 72 horas, quien demostró que no se necesitaba perfusión pulsátil si se usaba una presión de perfusión de 49 mm Hg, y que 7 ° C era una temperatura mejor para el almacenamiento que 2 ° C o 12 ° C. También comparó varias composiciones de perfundido y descubrió que un perfundido tamponado con fosfato podría usarse con éxito, eliminando así la necesidad de un suministro de dióxido de carbono. Grundmann también ha demostrado que la presión de perfusión baja es adecuada. Usó una presión pulsátil media de 20 mm Hg en perfusiones de 72 horas y encontró que esto daba mejores resultados que las presiones medias de 15, 40, 50 o 60 mm Hg.

Cohen informó un almacenamiento exitoso de hasta 8 días utilizando varios tipos de perfundido, y el mejor resultado se obtuvo cuando se utilizó un perfundido tamponado con fosfato a 8 ° C. Se pensó que la imposibilidad de repetir estos experimentos exitosos se debía a los cambios que se habían realizado en la forma en que se fabricaba el PPF, siendo perjudicial un mayor contenido de ácido octanoico. Se demostró que el ácido octanoico puede estimular la actividad metabólica durante la perfusión hipotérmica y esto podría ser perjudicial.

Naturaleza de la lesión por preservación del riñón

Lesión estructural

Los cambios estructurales que ocurren durante el almacenamiento hipotérmico de 72 horas de riñones previamente ilesos han sido descritos por Mackay, quien mostró cómo había una vacuolación progresiva del citoplasma de las células que afectaba particularmente a los túbulos proximales . En la microscopía electrónica, se observó que las mitocondrias se hinchaban con la separación temprana de las membranas cristalinas internas y la pérdida posterior de toda la estructura interna. La integridad lisosómica estuvo bien conservada hasta tarde, y la destrucción de la célula no pareció ser causada por enzimas líticas porque no hubo más daño inmediatamente adyacente a los lisosomas que en el resto de la célula.

Woods y Liu, al describir el almacenamiento renal exitoso de 5 y 7 días, describieron los cambios microscópicos de luz observados al final de la perfusión y en la autopsia, pero encontraron pocas anomalías macroscópicas aparte de alguna infiltración con linfocitos y atrofia tubular ocasional.

Hill, quien también realizó biopsias una hora después del reimplante, describió los cambios durante perfusiones cortas de riñones humanos antes del reimplante. En la microscopía electrónica, Hill encontró daño endotelial que se correlacionó con la gravedad del depósito de fibrina después del reimplante. Los cambios que Hill vio en los glomérulos en el microscopio óptico fueron trombos de fibrina ocasionales e infiltración con polimorfos. Hill sospechó que estos cambios eran una lesión inducida inmunológicamente, pero encontró que no había correlación entre la gravedad de la lesión histológica y la presencia o ausencia de depósitos de inmunoglobulina.

Hay varios informes sobre el análisis de la orina producida por los riñones durante el almacenamiento de perfusión. Kastagir analizó la orina producida durante la perfusión de 24 horas y descubrió que era un ultrafiltrado de la perfusión, Scott encontró un rastro de proteína en la orina durante el almacenamiento de 24 horas y Pederson encontró solo un rastro de proteína después de 36 horas de almacenamiento de perfusión. Pederson mencionó que había encontrado una gran proteinuria durante experimentos anteriores. Woods notó cilindros de proteínas en los túbulos de los riñones viables después de 5 días de almacenamiento, pero no analizó la orina producida durante la perfusión. En el estudio de Cohen hubo un aumento progresivo en la concentración de proteína urinaria durante la conservación de 8 días hasta que el contenido de proteína de la orina igualó al del perfundido. Esto puede haber estado relacionado con la hinchazón de las membranas basales glomerulares y la fusión progresiva de los procesos del pie de las células epiteliales que también se observó durante el mismo período de almacenamiento de perfusión.

Mecanismos de lesión

Los mecanismos que dañan los riñones durante el almacenamiento hipotérmico se pueden subdividir de la siguiente manera:

  1. Daño a los procesos metabólicos de la célula causado por:
    1. Frío
    2. Anoxia cuando el riñón está caliente tanto antes como después del período de almacenamiento hipotérmico.
    3. No suministrar los nutrientes correctos.
    4. Acumulación de toxinas en el perfundido.
    5. Daño tóxico del fluido de almacenamiento.
    6. Lavado de sustratos esenciales de las células renales.
  2. Daño al ADN nuclear.
  3. Lesión mecánica del sistema vascular del riñón durante la perfusión hipotérmica.
  4. Lesión posterior al reimplante.

Lesión metabólica

Frío

A temperaturas normales, los mecanismos de bombeo de las paredes celulares retienen el potasio intracelular en niveles elevados y extruyen el sodio. Si estas bombas fallan, el sodio es absorbido por la célula y el potasio se pierde. El agua sigue al sodio de forma pasiva y provoca la inflamación de las células. McLoughlin demostró la importancia de este control de la inflamación celular y encontró una correlación significativa entre el contenido de agua cortical renal canina y la capacidad de los riñones para mantener la vida después de un almacenamiento de 36 horas. El mecanismo de bombeo es impulsado por el sistema enzimático conocido como Na + K + - ATPasa activada y es inhibido por el frío. Levy descubrió que la actividad metabólica a 10 ° C, según lo indicado por las mediciones del consumo de oxígeno, se redujo a aproximadamente un 5% de lo normal y, debido a que todos los sistemas enzimáticos se ven afectados de manera similar por la hipotermia, la actividad de la ATPasa se reduce notablemente a 10 ° C.

Sin embargo, existen diferencias de tejidos y especies en la sensibilidad al frío de esta ATPasa que pueden explicar las diferencias en la capacidad de los tejidos para resistir la hipotermia. Martin ha demostrado que en las células corticales de riñón de perro todavía está presente algo de actividad ATPasa a 10 ° C pero no a 0 ° C. En las células hepáticas y cardíacas, la actividad se inhibió completamente a 10 ° C y esta diferencia en la sensibilidad al frío de la ATPasa se correlacionó con la mayor dificultad para controlar la hinchazón celular durante el almacenamiento hipotérmico de las células hepáticas y cardíacas. Se encuentra una ATPasa distinta en las paredes de los vasos, y Belzer demostró que esta se inhibe completamente a 10 ° C, cuando a esta temperatura la ATPasa de las células corticales renales todavía está activa. Estos experimentos se realizaron en el endotelio aórtico, pero si el endotelio vascular del riñón tiene las mismas propiedades, entonces la lesión vascular puede ser el factor limitante en el almacenamiento renal prolongado.

Willis ha demostrado cómo los hibernadores obtienen parte de su capacidad para sobrevivir a bajas temperaturas al tener una Na + K + -ATPasa que es capaz de transportar sodio y potasio de forma activa a través de sus membranas celulares, a 5 ° C, aproximadamente seis veces más rápido que en los no hibernantes. ; esta velocidad de transporte es suficiente para prevenir el hinchamiento celular.

La velocidad de enfriamiento de un tejido también puede ser significativa en la producción de daño a los sistemas enzimáticos. Francavilla demostró que cuando las rodajas de hígado se enfriaban rápidamente (enfriamiento inmediato a 12 ° C en 6 minutos), la glucólisis anaeróbica, medida en el recalentamiento a 37 ° C, se inhibía en aproximadamente el 67% de la actividad que se demostró en las rodajas que habían sido sometidas. al enfriamiento retardado. Sin embargo, las rodajas de riñón de perro se vieron menos afectadas por el enfriamiento rápido que las rodajas de hígado.

Anoxemia

Todas las células requieren ATP como fuente de energía para su actividad metabólica. El riñón se daña por anoxia cuando las células corticales del riñón no pueden generar suficiente ATP en condiciones anaeróbicas para satisfacer las necesidades de las células. Cuando se extirpa un riñón, es inevitable algo de anoxia en el intervalo entre la división de la arteria renal y el enfriamiento del riñón. Bergstrom ha demostrado que el 50% del contenido de ATP de las células corticales del riñón de un perro se pierde en 1 minuto después de pinzar la arteria renal, y Warnick encontró resultados similares en riñones de ratones enteros, con una caída del ATP celular en un 50% después unos 30 segundos de anoxia cálida. Warnick y Bergstrom también demostraron que enfriar el riñón inmediatamente después de la extracción redujo notablemente cualquier pérdida adicional de ATP. Cuando estos riñones no lesionados por el calor se perfundieron con plasma hipotérmico oxigenado, los niveles de ATP se redujeron en un 50% después de un almacenamiento de 24 horas y, después de 48 horas, los niveles medios de ATP en los tejidos fueron un poco más altos que esto, lo que indica que se había producido la síntesis de ATP. Pegg ha demostrado que los riñones de conejo pueden resintetizar ATP después de un período de almacenamiento de perfusión después de una lesión por calor, pero no se produjo resíntesis en los riñones que no sufrieron lesiones por calor.

La anoxia caliente también puede ocurrir durante el reimplante del riñón después del almacenamiento. Lannon mostró, mediante mediciones del metabolismo del succinato, cómo el riñón era más sensible a un período de hipoxia cálida que ocurre después del almacenamiento que al mismo período de hipoxia cálida que ocurre inmediatamente antes del almacenamiento.

Falta de nutrientes esenciales.

Pettersson y Cohen han demostrado el metabolismo activo de la glucosa con producción de bicarbonato.

Los estudios de Pettersson se centraron en el metabolismo de la glucosa y los ácidos grasos por los riñones durante el almacenamiento de perfusión hipotérmica de 6 días y encontró que los riñones consumían glucosa a 4,4 μmol / g / día y ácidos grasos a 5,8 μmol / g / día. En el estudio de Cohen, los mejores riñones almacenados durante 8 días consumieron glucosa a una tasa de 2,3 μmol / g / día y 4,9 μmol / g / día respectivamente, lo que hizo probable que estuvieran usando ácidos grasos a tasas similares a las de los riñones de los perros de Pettersson. La constancia tanto de la tasa de consumo de glucosa como de la tasa de producción de bicarbonato implicaba que ninguna lesión afectaba a los sistemas enzimáticos de la enzima glucolítica o de la anhidrasa carbónica.

Lee demostró que los ácidos grasos eran el sustrato preferido de la corteza renal del conejo a temperaturas normotérmicas y la glucosa el sustrato preferido para las células medulares que normalmente se metabolizan anaeróbicamente. Abodeely demostró que tanto los ácidos grasos como la glucosa pueden ser utilizados por la médula externa del riñón del conejo, pero que la glucosa se usa preferentemente. En la hipotermia, las necesidades metabólicas del riñón se reducen mucho, pero se produce un consumo medible de glucosa, ácidos grasos y cuerpos cetónicos. Horsburgh demostró que los lípidos son utilizados por los riñones hipotérmicos, siendo el consumo de palmitato un 0-15% de lo normal en la corteza del riñón de rata a 15 ° C. Pettersson demostró que, sobre una base molar, la glucosa y los ácidos grasos eran metabolizados por los riñones con perfusión hipotérmica aproximadamente a la misma velocidad. Huang demostró que la corteza del riñón de perro hipotérmico perdía lípidos (35% de pérdida de lípidos totales después de 24 horas) a menos que se añadiera oleato al perfundido renal. Huang comentó que esta pérdida podría afectar la estructura de la célula y que la pérdida también sugirió que el riñón estaba utilizando ácidos grasos. En una publicación posterior, Huang mostró que la corteza del riñón de perro metaboliza los ácidos grasos, pero no la glucosa, a 10 ° C.

Incluso si se proporcionan los nutrientes correctos, pueden perderse por absorción en los tubos del sistema de conservación. Lee demostró que la goma de silicona (un material muy utilizado en los sistemas de conservación de riñones) absorbía el 46% del ácido oleico de un perfundido después de 4 horas de perfusión.

Acumulación de toxinas

Abouna demostró que se liberaba amoníaco en el perfundido durante el almacenamiento renal de 3 días, y sugirió que esto podría ser tóxico para las células renales a menos que se elimine mediante el reemplazo frecuente del perfundido. Liu, quien utilizó el intercambio de perfundido en sus exitosos experimentos de almacenamiento de 7 días, proporcionó cierto apoyo para el uso del intercambio de perfusión durante perfusiones largas. Grundmann también descubrió que la calidad de conservación de 96 horas mejoraba mediante el uso de un volumen doble de perfundido o mediante el intercambio de perfundido. Sin embargo, las conclusiones de Grundmann se basaron en comparaciones con un grupo de control de solo 3 perros. Cohen no pudo demostrar ninguna producción de amoníaco durante los 8 días de perfusión y ningún beneficio del intercambio de perfundido; Se demostró que la alcalinidad progresiva que se produjo durante la perfusión se debía a la producción de bicarbonato.

Daño tóxico del perfundido

Se ha demostrado que ciertos perfundidos tienen efectos tóxicos en los riñones como resultado de la inclusión involuntaria de determinadas sustancias químicas en su formulación. Collins demostró que la procaína incluida en la formulación de sus fluidos de enjuague podría ser tóxica, y Pegg ha comentado cómo los materiales tóxicos, como los plastificantes de PVC, pueden eliminarse por lavado de los tubos del circuito de perfusión. Dvorak demostró que la adición de metil-prednisolona al perfundido, que Woods consideraba esencial, podría ser perjudicial en algunas circunstancias. Mostró que con más de g de metil-prednisolona en 650 ml de perfundido (en comparación con 250 mg en 1 litro utilizado por Woods) se producían cambios hemodinámicos y estructurales irreversibles en el riñón después de 20 horas de perfusión. Hubo necrosis de asas capilares, oclusión de los espacios de Bowman, engrosamiento de la membrana basal y daño de las células endoteliales.

Lavado de sustratos esenciales

Warnick pensó que el nivel de nucleótidos que permanecían en la célula después del almacenamiento era importante para determinar si la célula podría volver a sintetizar ATP y recuperarse después del recalentamiento. El cambio frecuente del perfundido o el uso de un gran volumen de perfundido tiene la desventaja teórica de que los nucleótidos de adenina descompuestos pueden eliminarse por lavado de las células y, por lo tanto, no estar disponibles para resíntesis en ATP cuando se recalienta el riñón.

Lesión al ADN nuclear

El ADN nuclear se daña durante el almacenamiento en frío de los riñones. Lazarus mostró que las roturas del ADN monocatenario se producían en 16 horas en los riñones de los ratones almacenados hipotérmicamente, y que la lesión se inhibía un poco al almacenarla en soluciones de Collins o Sacks. Esta lesión nuclear difiere de la observada en la lesión por calor cuando se producen roturas del ADN de doble hebra.

Lesión mecánica del sistema vascular.

Los métodos de almacenamiento de perfusión pueden dañar mecánicamente el endotelio vascular del riñón, lo que conduce a una trombosis arterial o depósito de fibrina después del reimplante. Hill señaló que, en los riñones humanos, el depósito de fibrina en el glomérulo después del reimplante y la función posoperatoria se correlaciona con la duración del almacenamiento de perfusión. Había tomado biopsias en el momento de la revascularización de riñones humanos conservados mediante perfusión o almacenamiento de hielo, y mostró mediante microscopía electrónica que la alteración endotelial solo se producía en los riñones que habían sido perfundidos. Las biopsias tomadas una hora después de la revascularización mostraron plaquetas y fibrina adheridas a cualquier área de la membrana basal vascular denudada. Sheil describió un tipo diferente de daño vascular y mostró cómo se podía producir una lesión en chorro distal a la cánula unida a la arteria renal, lo que provocaba una trombosis arterial aproximadamente 1 cm distal al sitio de la cánula.

Lesión posterior al reimplante

Existe evidencia de que los mecanismos inmunológicos pueden dañar los riñones perfundidos hipotérmicamente después del reimplante si el perfundido contenía anticuerpos específicos. Cross describió dos pares de riñones de cadáveres humanos que se perfundieron simultáneamente con plasma crioprecipitado que contenía anticuerpo HLA específico de tipo contra uno de los pares. Ambos riñones sufrieron una trombosis arterial temprana. Light describió un rechazo hiperagudo similar después del almacenamiento de perfusión y mostró que el plasma crioprecipitado usado contenía anticuerpo IgM citotóxico. Este peligro potencial de usar plasma crioprecipitado fue demostrado experimentalmente por Filo, quien perfundió riñones de perro durante 24 horas con plasma de perro crioprecipitado específicamente sensibilizado y descubrió que podía inducir lesiones glomerulares y vasculares con congestión capilar, hinchazón endotelial, infiltración por leucocitos polimorfonucleares y trombosis arterial. La microscopía inmunofluorescente demostró la unión específica de IgG a lo largo de las superficies endoteliales, en los glomérulos y también en los vasos. Después del reimplante, la fijación del complemento y el daño tisular se produjeron con un patrón similar. Hubo cierta correlación entre la gravedad del daño histológico y la función posterior de los riñones.

Muchos trabajadores han intentado evitar el recalentamiento de los riñones durante el reimplante, pero solo Cohen ha descrito el uso de un sistema de enfriamiento activo. Las mediciones de la liberación de enzimas lisosomales de los riñones sometidos a anastomosis simuladas, tanto dentro como fuera del sistema de enfriamiento, demostraron cuán sensibles eran los riñones al recalentamiento después de un período de almacenamiento en frío y confirmaron la efectividad del sistema de enfriamiento para prevenir la liberación de enzimas. Un factor adicional para minimizar la lesión en las operaciones de reimplante puede haber sido que los riñones se mantuvieron a 7 ° C dentro del serpentín de enfriamiento, que estaba dentro de un grado de la temperatura utilizada durante el almacenamiento de perfusión, de modo que los riñones no se sometieron a la mayor cambios de temperatura que se habrían producido si se hubiera utilizado el enfriamiento con hielo.

Dempster describió el uso de liberación lenta de las pinzas vasculares al final de las operaciones de reimplante de riñón para evitar lesionar el riñón, pero otros trabajadores no han mencionado si utilizaron o no esta maniobra. Después de que Cohen encontrara lesión vascular con hemorragia intrarrenal después de 3 días de almacenamiento de perfusión, se utilizó una técnica de revascularización lenta para todos los experimentos posteriores, con el objetivo de dar tiempo a los vasos intrarrenales para recuperar su tono lo suficiente como para evitar que la presión sistólica completa se derrumbe. aplicado a los frágiles vasos glomerulares. La ausencia de lesión vascular grave en sus perfusiones posteriores puede atribuirse al uso de esta maniobra.

Referencias