Maschinenperfusion

Die extrakorporale Organperfusion wurde bereits in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts erprobt und zunächst in der Nierentransplantation klinisch eingesetzt. Mit Einführung standardisierter Konservierungslösungen verdrängte die statische Kaltlagerung das Verfahren für mehrere Jahrzehnte. Seit den 2000er-Jahren erlebt die Maschinenperfusion durch den Organmangel und die vermehrte Nutzung von Organen geringerer Qualität eine Renaissance.^[2]

Im Gegensatz zur statischen Kaltlagerung erlaubt die Maschinenperfusion eine kontrollierte Zirkulation des Perfusats sowie die Regulation von Temperatur, Druck, Fluss und Oxygenierung. Je nach Verfahren lässt sich zusätzlich die Organfunktion beurteilen.

Von der MP abzugrenzen ist die normotherme regionale Perfusion (NRP), bei der die Organe nach Feststellung des Todes noch in situ im Spenderkörper reperfundiert werden.

Maschinenperfusionsverfahren unterscheiden sich in erster Linie durch die Perfusattemperatur. Die Oxygenierung bildet keine eigene Temperaturklasse, sondern eine Variante innerhalb des jeweiligen Regimes.

Innerhalb der Temperaturregime bestehen organspezifische Protokolle. Bei der Leber verläuft die hypotherme oxygenierte Perfusion entweder allein über die Vena portae als HOPE oder zusätzlich über die Arteria hepatica als duale HOPE (D-HOPE). Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist der Zeitpunkt: Beginnt die Perfusion erst nach einer Phase statischer Kaltlagerung, spricht man von End-ischemic Machine Perfusion.^[1]

Nach der Organentnahme werden die relevanten Gefäße kanüliert und mit einem extrakorporalen Perfusionskreislauf verbunden. Dieser besteht aus Reservoir, Pumpe, Schlauchsystem und Temperaturkontrolle, je nach Verfahren ergänzt um Oxygenator, Wärmetauscher sowie Druck- und Flusssensoren. Die Perfusion erfolgt druck- oder flussgesteuert.

Das Perfusat unterscheidet sich nach Organ, Temperatur und Verfahren. Es kann kristalloide und kolloidale Bestandteile, Elektrolyte, Nährstoffe, Puffer und Medikamente enthalten. Normotherme Verfahren benötigen zusätzlich einen Sauerstoffträger, meist Erythrozytenkonzentrate.

Ziel aller Verfahren ist die Verminderung von Konservierungs- und Ischämie-Reperfusionsschäden. Die Mechanismen unterscheiden sich zwischen den Temperaturregimen deutlich.

Bei hypothermen Verfahren bleibt der zelluläre Stoffwechsel stark reduziert. Eine Oxygenierung ermöglicht dennoch die mitochondriale oxidative Phosphorylierung und den Wiederaufbau zellulärer Energiereserven. Akkumuliertes Succinat wird kontrolliert metabolisiert, wodurch bei der späteren Reperfusion weniger reaktive Sauerstoffspezies entstehen.^[3]

Bei der NMP bleibt ein annähernd physiologischer Stoffwechsel erhalten. Das Organ verbraucht Sauerstoff und übt organspezifische Funktionen aus, sodass neben die Konservierung die funktionelle Beurteilung und die gezielte Rekonditionierung treten.

Anders als bei der statischen Kaltlagerung lassen sich während der Perfusion Informationen über den Organzustand gewinnen. Die Parameter richten sich nach Organ und Verfahren.

Verbindliche Grenzwerte sind für die meisten Verfahren noch nicht etabliert.^[1]

An Bedeutung gewonnen hat die Maschinenperfusion vor allem durch die zunehmende Verwendung von Organen mit erweiterten Spenderkriterien, z.B.:

• älterer Spender
• Organe nach Donation after Circulatory Death (DCD)
• steatotische Lebern
• Organe mit verlängerten Ischämiezeiten

Sie ermöglicht die Transplantation von Organen, die unter alleiniger Kaltlagerung verworfen worden wären.

In einer randomisierten Studie senkte die hypotherme oxygenierte Perfusion die Rate nicht-anastomotischer biliärer Strikturen von 18 % auf 6 % und verminderte Postreperfusionssyndrom sowie Early Allograft Dysfunction.^[4] Eine Metaanalyse mit 984 Patienten bestätigte eine Reduktion der Early Allograft Dysfunction (17,8 % vs. 33,5 %), der Primary Non-Function (0,4 % vs. 3,6 %) sowie biliärer Komplikationen und Retransplantationen bei vergleichbarem Ein-Jahres-Transplantatüberleben.^[5]

Für die normotherme Perfusion zeigte eine randomisierte Studie eine geringere Freisetzung hepatozellulärer Enzyme bei niedrigerer Verwerfungsrate und längerer Konservierungszeit.^[6] Unter NMP erreichen DCD-Lebern in den wesentlichen Endpunkten Ergebnisse vergleichbar mit Organen nach Hirntod, werden aber weiterhin seltener genutzt.^[7]

Die deutsche S2k-Leitlinie zur Lebertransplantation nennt die Maschinenperfusion als Möglichkeit zur Funktionsprüfung und Verbesserung marginaler Spenderlebern; nach dem Stand von Dezember 2023 ist die Anwendung möglichst im Rahmen klinischer Studien empfohlen.^[8]

Die hypotherme Maschinenperfusion der Niere ist das am längsten klinisch etablierte Verfahren und wird in mehreren Ländern routinemäßig eingesetzt. Sie senkt die Rate der verzögerten Transplantatfunktion gegenüber der statischen Kaltlagerung.^[1]

Die Ex-vivo-Lungenperfusion (EVLP) dient vor allem der Beurteilung und Rekonditionierung zunächst abgelehnter Spenderlungen und ermöglicht dadurch Transplantationen, die sonst nicht zustande gekommen wären.^[9]

In der Herztransplantation hat die ex-situ-Perfusion die Nutzung von DCD-Herzen ermöglicht. Neben normothermen, blutbasierten Systemen werden hypotherme oxygenierte Verfahren zur verlängerten Konservierung untersucht.^[9]

Einheitliche Kontraindikationen bestehen nicht. Bei normothermen Systemen gelten je nach Organ und Protokoll ausgeprägte makroskopische Traumatisierung, aktive Blutung, unzureichende Gefäßverhältnisse oder eine ungeeignete Organqualität als Ausschlusskriterien.^[10]

Zum Abbruch führen technische Störungen des Kreislaufs, nicht beherrschbare Druck- oder Flussabweichungen, relevante Leckagen sowie eine fortschreitende Verschlechterung von Perfusions- oder Viabilitätsparametern. Die Entscheidung über Beginn, Fortführung oder Abbruch ist organ-, spender- und zentrumsabhängig.^[1]

Maschinenperfusionsverfahren erfordern spezielle Geräte, Verbrauchsmaterialien und geschultes Personal und sind dadurch aufwendiger und teurer als die statische Kaltlagerung. Hinzu kommen mögliche technische Komplikationen sowie die fehlende Standardisierung zwischen Geräten und Protokollen.

Hypotherme und normotherme Perfusion sind nicht austauschbar: Während hypotherme oxygenierte Verfahren organübergreifend konsistente Vorteile in randomisierten Studien zeigten, ist die Evidenz für patientenrelevante Endpunkte unter normothermer Perfusion weniger eindeutig.^[1]

Bei der ischämiefreien Transplantation wird das Organ von der Entnahme bis zur Implantation ohne Unterbrechung normotherm perfundiert; erste klinische Serien liegen für die Leber vor.^[11] Organisatorisch wird die Bündelung von Perfusion, Beurteilung und Rekonditionierung in spezialisierten Zentren diskutiert.^[12]