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Medizin

Organ­transplantation: Maschine erhält Leber außerhalb des Körpers am Leben

Mittwoch, 15. Januar 2020

/dpa

Zürich – Schweizer Forscher haben eine Maschine entwickelt, die eine menschliche Leber außerhalb des Körpers für 1 Woche am Leben erhält. Das in Nature Biotechnology (2020; DOI: 10.1038/s41587-019-0374-x) vorgestellte Gerät könnte künftig nicht nur die Intervalle bis zur Transplantation verlängern. Möglicherweise könnten geschädigte Organe für eine Transplantation aufbereitet werden.

Bislang werden die Spenderlebern nach der Organentnahme mit einer gekühlten Lösung durchspült, um die Stoffwechselaktivität herabzusetzen. Die Lebensfähigkeit des Organs bleibt dadurch für etwa 12 bis 18 Stunden erhalten. In dieser Zeit muss die Leber­transplantation durchgeführt werden. Viel Zeit für die Überprüfung des Funktions­zustands des Organs bleibt nicht.

Perfusoren, die das Organ nach der Entnahme ohne Abkühlung mit einer sauerstoff- und nährstoffhaltigen Lösung durchspülen, könnten das Intervall bis zur Transplantation verlängern. Bei Nieren ist dies seit einigen Jahren möglich. In einigen Zentren werden bereits regelmäßig Perfusoren für den Transport eingesetzt.

Die Leber ist in dieser Hinsicht allerdings ein anspruchsvolles Organ, wie ein Team von Medizinern, Biologen und Ingenieuren um Pierre-Alain Clavien vom Universitätsspital Zürich erfahren musste. Das zentrale Stoffwechselorgan des menschlichen Körpers ist nicht nur groß (2,5 % des Körpergewichts), es hat auch einen hohen Energiebedarf (25 % des Herzzeitvolumens) und nicht zuletzt erledigt die Leber etwa 5.000 verschiedene Aufgaben. Dabei entstehen Stoffwechselschlacken, die in der Leber über Makrophagen abgebaut oder über Galle und Nieren ausgeschieden werden müssen. Die Konstruktion einer Maschine, die alle diese Leistungen der Leber außerhalb des Körpers ermöglicht, hat sich als schwierig erwiesen.

Bei der Entwicklung der Maschine mussten die Forscher nach eigenen Angaben 5 größere Hürden überwinden. Die 1. Hürde war die Kontrolle des Glukosestoffwechsels. Die Leber ist ein wichtiger Kurzzeitspeicher für Glukose, die dem Blut entzogen wird. Um eine allzu starke Aufnahme der Glukose in den Leberzellen zu verhindern, musste die Konzentration der beiden Blutzucker-regulierenden Hormone Insulin und Glukagon fein justiert werden.

Die 2. Hürde ergab sich aus einem raschen Zerfall von Erythrozyten, die durch den Kontakt mit den fremden Oberflächen in den Schläuchen aber auch durch einen Stillstand des Blutflusses in der Leber ausgelöst wurde. Die Lösung bestand in einer pulsatilen Durchblutung des Organs, die die natürlichen Verhältnisse imitiert.


Die 3. Hürde bildeten Elektrolytstörungen. Die Natriumkonzentration stieg in der Perfusionsflüssigkeit rasch an. Die Forscher mussten deshalb eine Dialyseeinheit in die Maschine integrieren, die das überschüssige Natrium aus dem Kreislauf entfernt.

Eine 4. Hürde ergab sich aus zu hohen Sauerstoffkonzentrationen in der Pfortader, die eine Vasokonstriktion zur Folge hatten. Die Forscher mischten venöses Blut in das Pfortaderblut und hielten die Sauerstoffkonzentration durch einen Algorithmus auf einem physiologischen Niveau.

Die 5. Hürde war die Leberbeweglichkeit. Im Körper wird die Leber, die sich direkt unterhalb des Zwerchfells befindet, durch die Atemtätigkeit „massiert“. Ohne diese Beweglichkeit kommt es schnell zu Durchblutungsstörungen und Nekrosen. Die Ingenieure statteten ihre Maschine deshalb mit einem Silikonkissen aus, das die Leber im Takt der menschlichen Atmung bewegt.

Nach etwa 70 Versuchen an Schweinen waren die Forscher in der Lage, die Leber über eine Woche außerhalb des Körpers am Leben zu erhalten. Danach wurden erste Experimente an menschlichen Organen durchgeführt. Zur Verfügung standen 10 Organe, die aufgrund ihrer schlechten Qualität von den Transplantationszentren in der Schweiz und in Europa abgelehnt worden waren. Die Organe waren zudem durch die konventionelle Kühlung beschädigt.

Den Forschern gelang es, insgesamt 6 der 10 Organe über 1 Woche am Leben zu erhalten. Bei einigen Lebern kam es laut Clavien in der Maschine sogar zu einer teilweisen Erholung der Organfunktion. Die Forscher sind überzeugt, dass sie die Organe durch die 1-wöchige Perfusion in der Maschine wieder in einen Transplantations-fähigen Zustand versetzt haben. Die Maschine könnte deshalb helfen, die Zahl der für die Lebertransplantation verfügbaren Organe zu erhöhen. Die Maschine ist laut Clavien bereits einsatzbereit. Die 1. mit dem neuen Verfahren behandelte Leber könnte bereits in diesem Jahr transplantiert werden, schreiben sie in der Pressemitteilung. © rme/aerzteblatt.de

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catch-the-day
am Mittwoch, 15. Januar 2020, 21:34

Mit Wasserstoff wird die Oxidation gestoppt

Chinesische Studien zeigen, dass durch eine Anreicherung der Transportflüssigkeit mit Wasserstoffgas H2 die Oxidation verlangsamt und die Haltbarkeit der Spenderorgane signifikant verlängert werden kann.
Uto, K., et al.: Hydrogen-rich solution attenuates cold schemia-reperfusion injury in rat liver transplantation, BCM Gastroenterology, 2019
Liu, R., et al.: Lung inflation with hydrogen during the cold ischemia phase decreases lung graft injury in rats, Exp. Biol. and Medicine, 2015
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