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Optimierung der Organperfusion in einem präklinischen ex-vivo Lungenperfusionsmodell

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Abstract

PRELIMINARY DATA Ex-vivo Lungenperfusions-Systeme (EVLP) erhalten das Organgewebe strukturell und funktionell außerhalb des Körpers. Neben der klinischen Anwendung in der Transplantationsmedizin werden EVLP-Systeme für translationale Forschungsansätze in der Lungenmedizin benötigt. Kommerziell erhältliche Système sind bei vielen experimentellen Ansätzen nicht einsetzbar. Deshalb entwickeln wir ein eigenständiges, modular erweiter- und veränderbares EVLP-System für die Forschung
HINTERGRUND
Ex-vivo Lungenperfusions-Systeme (EVLP) erhalten das Organgewebe strukturell und funktionell außerhalb des Körpers. Neben der klinischen
Anwendung in der Transplantationsmedizin werden EVLP-Systeme für translationale Forschungsansätze in der Lungenmedizin benötigt.
Kommerziell erhältliche Systeme sind bei vielen experimentellen Ansätzen nicht einsetzbar. Deshalb entwickeln wir ein eigenständiges, modular
erweiter-und veränderbares EVLP-System für die Forschung (Abb. 1).
MATERIAL UND METHODE
Das Magdeburger EVLP-System wurde für Schweinelungen
entwickelt. Die Organe wurden explantiert und mit Heparin-Lösung
sowie Perfadex (P) gespült werden. Der linke Lungenflügel wurde in
einer isolierten Organkammer intubiert, Volumen-kontrolliert
ventiliert und temperiert perfundiert (Abb. 2A).
Die rechte Lunge diente als Negativkontrolle.
Die Ausbildung eines massiven alveolären Ödems definierte das
Versuchsende und wurde anhand derWet-to-Dry-ratio“ (W/D-
ratio) quantifiziert. Mit dem Ziel, die Hämodynamik zu optimieren
und die Ödembildung zu minimieren, wurden unterschiedliche
Perfusionslösungen verglichen: Steen-Lösung (ST), Serum-basiertes
Perfusat (S) und Serum-basiertes Perfusat mit Glucosezusatz (SG).
Die Perfusionsergebnisse wurden anhand struktureller und
funktioneller Parameter evaluiert: Perfusionsdauer, makro-und
mikroskopische Gewebsveränderungen, biochemischen Parameter
(Blutgasanalyse (BGA) und Laktatdehydrogenase-Aktivität (LDH)
sowie Radiomorphologie.
ERGEBNISSE
Die Röntgen-Bildgebung mittels Kontrastmittel bestätigte die
Organperfusion einschließlich der peripheren Gefäßabschnitte.
(Abb. 2B).
Perfusionen mit S (400 ±180 min) und SG (410 ±148 min) führten,
im Vergleich zu P (88 ±68 min) und ST (245 ±142 min),
zu längsten Perfusionszeiten (max. 11h). Mit fortschreitender
Perfusionszeit zeigte sich bei S und SG ein 1,6-fach geringerer
Anstieg der LDH-Aktivität, im Vergleich zu P und ST (Abb. 3).
Der Säure-Basenhaushalt von S und SG blieb auch am
Versuchsende, trotz des Unterschreitens einer kritischen Glucose-
kontentration von 4 mmol/l, stabil. Die Elektrolytkonzentrationen
(K, Ca, Cl, Na) waren stets konstant. Die W/D-ratio war in allen
Versuchsgruppen ähnlich und ging histomorphologisch nicht mit
der Zerstörung der Gewebearchitektur einher.
SCHLUSSFOLGERUNG
Die mit S und SG perfundierten Lungen zeigten stabilste
Perfusions-und Ventilationsverhältnisse (max. Perfusionsdauer
11h). Biochemische Analysen belegten in diesen Versuchs-
gruppen ein geringeres Zellsterben. Der Glucosezusatz (SG)
stabilisierte den Prozess weiter.
Optimierung der Organperfusion
in einem präklinischen ex-vivo
Lungenperfusionsmodell
Abb. 1. Magdeburg modifizier-und erweiterbares EVLP System r die
translationale Forschung.
Abb. 2. Ex-vivo perfundiertes Lungengewebe. A) Ventilierte und perfundierte
Lunge in der isolierten Organkammer. B) Radiomorphologische Darstellung
der Perfusion der peripheren vaskulären Bereiche der Lunge.
I. Knoblich*, H. Linge*, C. Wiese-Rischke, Otto-von-Guericke-
Universität Magdeburg, Medizinische Fakultät, Klinik für Herz- und
Thoraxchirurgie; A. Böse, Medizinische Fakultät, INKA-Forschungs-
labor; S. Padmanabhan, V. Kulvait, G. Rose, Fakultät für Elektro-
technik und Informationstechnik für Medizintechnik, STIMULATE
Forschungscampus; T. Walles, Medizinische Fakultät, Klinik für
Herz- und Thoraxchirurgie *both authors contributed equally
KORRESP. AUTOR T. Walles
thoraxchirurgie@med.ovgu.de
www.med.uni-magdeburg.de
Abb. 3. Mittlere LDH-Aktivität zeigt 1,6-fach höheres Zellsterben bei P und ST im
Vergleich zu S und SG perfundierten Lungen
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INKA-Forschungslabor
  • A Böse
  • Medizinische Fakultät
A. Böse, Medizinische Fakultät, INKA-Forschungslabor;
Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik für Medizintechnik
  • S Padmanabhan
  • V Kulvait
  • G Rose
S. Padmanabhan, V. Kulvait, G. Rose, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik für Medizintechnik, STIMULATE Forschungscampus;
Mittlere LDH-Aktivität zeigt 1,6-fach höheres Zellsterben bei P und ST im Vergleich zu S und SG perfundierten Lungen
  • Abb
Abb. 3. Mittlere LDH-Aktivität zeigt 1,6-fach höheres Zellsterben bei P und ST im Vergleich zu S und SG perfundierten Lungen