In-vivo-Validierung einer neuen modifizierten HTK-Protektionslösung für Dünndarmtransplantate: eine experimentelle Untersuchung an einem Dünndarm-Transplantationsmodell der Ratte

Abstract

Die Protektionslösungen University-of-Wisconsin-Lösung (UW, Viaspan®) und Histidin-Tryptophan-Ketoglutarat (HTK, Custodiol®) sind in der Transplantationsmedizin etabliert. Die Lösungen wurden in den letzten Jahrzehnten auf der Grundlage des mechanistischen Verständnisses der Ischämie- und Reperfusionsschädigung entwickelt. In der letzten Zeit sind die Mechanismen weiterer Schädigungsprozesse entschlüsselt worden, wie z.B. die Bildung von hypoxiebedingten Membranporen, der kälteinduzierte Schaden und die inhärente Toxizität der Protektionslösungen selbst. Die traditionellen Protektionslösungen schützen gegen die genannten Prozesse nicht. In dieser Studie wurden die protektiven Effekte einer neu entwickelten, modifizierten HTK-Lösung N36 ohne und in Kombination mit zwei verschiedenen Eisenchelatoren in unterschiedlichen Konzentrationen im syngenen Dünndarmtransplantationsmodell der Ratte untersucht. In der Lösung N36 sind Teile des in höherer Konzentration toxisch wirkenden Puffers Histidin durch Nα-Acetyl-L-Histidin ersetzt worden. Zusätzlich sind die einfachen Aminosäuren Glycin und Alanin enthalten, um die hypoxieinduzierte Membranporenbildung zu reduzieren. Zwei in ihren Lösungseigenschaften unterschiedliche Eisenchelatoren (LK und Deferoxamin) wurden einzeln und in Kombination hinzugefügt, um den kälteinduzierten Schaden durch den intrazellulären, redoxaktiven Eisenionenpool zu unterdrücken. Das Ausmaß und die Konsequenzen des aufgetretenen Ischämie- und Reperfusionsschadens wurden mit Hilfe der Intravitalmikroskopie, Histologie und Immunhistochemie bestimmt. Hierzu wurden auf der Ebene der Darmzotten funktionelle Parameter der Mikrozirkulation und Leukozyten-Endothelzell-Interaktion gemessen. Für die Quantifizierung des morphologischen Schadens wurde das Beurteilungssystem von Chiu und Kollegen (Chiu et al. 1970) angewendet. Für die Quantifizierung des Zelluntergangs nutzten wir einen semiquantitativen Score für die Anzahl der apoptotischen epithelialen Zellen (Caspase-3 positiven Zellen) in den Transplantaten. Die Konservierung mit der neuen Protektionslösung N36 führte zu einer deutlichen Verminderung des Transplantatschadens. Dies wurde dokumentiert durch eine Verbesserung aller mikrozirkulatorischen sowie der histomorphologischen und immunhistochemischen Parameter. Der Zusatz des lipophilen, membrangängigen Eisenchelators LK führte bezüglich der meisten Parameter zu einer weiteren Verminderung des Ischämie- und Reperfusionsschadens, jedoch zeigte der Zusatz des potenteren, hydrophilen Eisenchelators Deferoxamin zum Teil nachteilige Effekte auf die Parameter der Mikrozirkulation und Histologie, insbesondere dann, wenn höhere Konzentrationen eingesetzt wurden. Mit der Kombination von verschiedenen Ansatzpunkten zur Verbesserung des Konservierungsergebnisses in der neuen Lösung N36 unter Verwendung von Glycin, Alanin und Nα-Acetyl-L-Histidin sowie geringen Konzentrationen zusätzlicher Eisenchelatoren konnte eine deutliche Erhöhung der Transplantatperfusion und Verminderung der histologischen Schädigungsparameter erzielt werden. Die neue Lösung N36 und der Zusatz von Eisenchelatoren scheinen geeignet zu sein, um Dünndarmtransplantate vor dem Ischämie- und Reperfusionsschaden besser als die bisher verfügbaren Lösungen zu schützen. Ob sich daraus auch ein Überlebensvorteil mit erhöhtem Transplantat- und Empfängerüberleben ergibt, könnten Folgeversuche im syngenen und allogenen Transplantationsmodell zeigen.