Особенности внутритканевого метаболизма глюкозы при ранней дисфункции пересаженной печени

Резюме

Актуальность. Оценка жизнеспособности трансплантата и мониторинг функции пересаженной печени в раннем послеоперационном периоде являются важными клиническими задачами. Одно из возможных решений - определять динамику концентраций глюкозы и ее метаболитов в трансплантате с помощью технологии внутритканевого микродиализа.

Цель - ретроспективно, на основании анализа особенностей раннего послеоперационного периода последовательно выполненных в одном центре трансплантаций трупной печени установить частоту развития ранней дисфункции (РДТ) и первичного нефункционирования трансплантата (ПНФТ). Проспективно изучить динамику внутритканевых концентраций глюкозы, лактата и пирувата в ранние сроки после пересадки печени в зависимости от начальной функции трансплантата печени.

Материал и методы. В ретроспективную часть исследования включено 65 трансплантаций (май 2012 г. - март 2018 г.), в проспективную - 7 трансплантаций (апрель 2018 г. - сентябрь 2018 г.). Начальную функцию трансплантатов печени оценивали по общепринятым лабораторным и клиническим критериям в течение первых 7 послеоперационных дней. В проспективной части работы сбор проб внутритканевой жидкости начинали после артериальной реперфузии трансплантата и продолжали непрерывно в течение 7 сут или до наступления летального исхода. Не реже 1 раза в сутки определяли стандартные показатели биохимического анализа крови и коагулограммы.Результаты. Ретроспективно установлено, что частота РДТ составила 20% (13/65), ПНФТ - 5% (3/65). Из 7 наблюдений, вошедших в проспективную часть исследования, 4 трансплантата функционировали нормально, РДТ наблюдали в 2 случаях, ПНФТ - в одном.

При нормальной начальной функции трансплантата и неосложненном течении послеоперационного периода внутритканевые концентрации глюкозы (GLU), лактата (LAC) и пирувата (PYR) оставались стабильными в течение всего периода наблюдения и находились в пределах 5-20 ммоль/л, 1,0-7,5 ммоль/л, 60-400 мкмоль/л соответственно. РДТ характеризовалась исходно более высокими уровнями GLU, LAC, PYR (в 2-3 раза выше, чем при нормальной функции). При развитии тромбоза печеночной артерии в течение 2-4 ч регистрировали 5-кратный рост внутритканевой концентрации LAC с одновременным снижением концентрации GLU до 0,1 ммоль/л и PYR до 11 мкмоль/л. При ПНФТ наблюдали исходно высокую концентрацию внутритканевого LAC (16,4 ммоль/л) и ее дальнейший рост до 35,5 ммоль/л, концентрация GLU была близка к 0.

Заключение. Определение статуса внутритканевого метаболизма глюкозы позволяет в режиме реального времени осуществлять мониторинг жизнеспособности и функции трансплантата печени. Высокая чувствительность метода позволяет ускорить диагностику сосудистых осложнений (в частности тромбоза печеночной артерии), а также дисфункцию трансплантата другой этиологии, что свидетельствует о возможной целесообразности его применения в клинической практике.

Ключевые слова:трансплантация печени, ранняя дисфункция трансплантата, первично- нефункционирующий трансплантат, тромбоз печеночной артерии, микродиализ, глюкоза, лактат, пируват

Для цитирования: Сушков А.И., Губарев К.К., Рудаков В.С., Светлакова Д.С., Артемьев А.И., Восканян С.Э. Особенности внутритканевого метаболизма глюкозы при ранней дисфункции пересаженной печени // Клин. и эксперимент. хир. Журн. им. акад. Б.В. Петровского. 2019. Т. 7, No 2. С. 24-30. doi: 10.24411/2308-1198-2019-12003.
Статья поступила в редакцию 28.12.2018. Принята в печать 22.04.2019.

Оценка начальной функции пересаженной печени является важной клинической задачей. Ключевые моменты - максимально раннее и объективное определение степени ишемически-реперфузионного повреждения и обратимости дисфункции. 

Традиционно функцию трансплантата оценивают по ряду лабораторных показателей в периферической крови с учетом клинических признаков: выраженность энцефалопатии, темп продукции желчи, потребность в инфузии свежезамороженной плазмы. При этом требуются динамическое наблюдение и сбор лабораторных проб в течение 2-7 сут после операции [1-3].

Следует подчеркнуть, что относительно низкие показатели чувствительности и специфичности отдельно взятых признаков дисфункции требуют их совокупного анализа, а иногда разнонаправленные тенденции в изменении набора лабораторных показателей и возможное несоответствие клинической картине приводят к необходимости продления периода наблюдения, откладывая постановку диагноза.

Внутритканевой микродиализ позволяет измерять концентрации практически любых веществ в межклеточном пространстве исследуемой ткани, в основе которой лежит пассивная диффузия веществ через полупроницаемую мембрану по градиенту концентрации. Для оценки жизнеспособности и функционального состояния печени, как и любой другой ткани организма, в межклеточной жидкости измеряют и соотносят между собой концентрации глюкозы (GLU), лактата (LAC) и пирувата (PYR), что позволяет судить о характере (анаэробный или аэробный) и скорости метаболизма глюкозы.

Цели настоящего исследования - изучение частоты развития ранней дисфункции трансплантата (РДТ) и первичного нефункционирования трансплантата (ПНФТ) в реальной практике, а также определение клинической целесообразности применения внутритканевого микродиализа для оценки жизнеспособности и мониторинга функции трансплантата печени в раннем послеоперационном периоде.

Материал и методы

Дизайн исследования. Исследование состояло из двух частей: ретроспективной и проспективной. В ретроспективной части анализировали особенности и исходы трансплантаций трупной печени, выполненных последовательно с мая 2012 г. по март 2018 г. (n=65), и определяли частоту РДТ и ПНФТ, а также оценивали их влияние на выживаемость трансплантатов.

Проспективно с апреля по сентябрь 2018 г. в исследование включали мужчин и женщин от 18 лет и старше, которым впоследствии была выполнена трансплантация печени и во время операции установлен микродиализный катетер. Количество наблюдений в проспективной части - 7.

В качестве конечных точек установлены следующие события и состояния: РДТ по критериям K. Olthoff [1]; ПНФТ по критериям UNOS [2]; утрата трансплантата (смерть реципиента или ретрансплантация); смерть реципиента.

Продолжительность исследования составляла 7 сут (160-175 ч) после завершения операции трансплантации печени, в течение этого периода проводили непрерывный сбор микродиализных проб межклеточной жидкости трансплантата. Не реже 1 раза в сутки исследовали состав периферической крови (кислотно-щелочное состояние, уровень электролитов, биохимический анализ, коагулограмма).

Получение, сбор и анализ проб межклеточной жидкости. Принцип метода и его использование при трансплантации печени были изложены ранее в работах [4, 5]. Микродиализный катетер (61 Hepatic Microdialysis Catheter, M Dialysis AB, Швеция) представляет собой полиуретановую трубку диаметром 1 мм, имеющую 2 концентрически расположенных просвета. Внешняя поверхность терминальной части катетера длиной 3 см выполнена из полупроницаемой мембраны.

Во время трансплантации перед ушиванием раны катетер устанавливали пункционно в IV сегмент печени, фиксировали к серповидной связке и через контрапертуру выводили на переднюю брюшную стенку. Через внутренний просвет катетера с помощью микронасоса (106 MD Pump, M Dialysis AB, Швеция) со скоростью 0,3 мкл/мин подавали стандартный изотонический раствор (Perfusion Fluid T1, M Dialysis AB, Швеция). Когда перфузионная жидкость достигала полупроницаемой мембраны, по градиенту концентрации начинался пассивный транспорт веществ из межклеточной жидкости в полость катетера. Полученный раствор непрерывно, с той же скоростью, отводили по второму просвету катетера и собирали в микропробирку. Смену микропробирок, т.е. получение отдельных проб, осуществляли не реже 1 раза в 3 ч. Определение концентраций GLU, LAC, PYR и глицерола проводили с помощью набора стандартных реактивов на анализаторе "ISCUS Clinical Microdialysis Analyzer" (M Dialysis AB, Швеция) в течение 24 ч с момента получения пробы.

Статистический анализ. Для описания количественных данных рассчитывали медиану, интерквартильный размах, а также указывали минимальное и максимальное значения. Для качественных признаков указывали абсолютную частоту, где уместно приводили относительную частоту (в %). Для определения различий между двумя независимыми группами по количественным признакам использовали непараметрический двусторонний критерий Манна-Уитни, для качественных признаков - точный двусторонний критерий Фишера. Выживаемость трансплантатов рассчитывали методом Каплана-Майера, сравнивали, используя критерий Log-rank. Во всех случаях различия признавали статистически достоверными при уровне значимости p<0,05. При расчете относительного риска наступления указывали также границы 95% доверительного интервала (ДИ). Статистическую обработку данных выполняли с использованием статистического пакета программ Statistica 12.

Результаты

Ретроспективная часть

В изучаемой серии операций частота РДТ составила 20% (13/65), ПНФТ - 5% (3/65). Суммарно нарушения начальной функции трансплантатов печени регистрировали в 25% наблюдений. Основные характеристики доноров, реципиентов, а также особенности раннего послеоперационного периода в зависимости от начальной функции трансплантатов приведены в таблице.

Пациенты, у которых в раннем послеоперационном периоде развивалась дисфункция трансплантата (РДТ или ПНФТ), до операции находились в более тяжелом состоянии при оценке по шкале MELD-Na, частота выполнения им ургентных операций была выше. Кроме того, их доноры имели статистически значимо более высокий уровень Na в крови, а трансплантаты более длительный срок холодовой ишемии, в то же время достоверных различий по показателю Donor Risk Index (DRI) не было.

Основные лабораторные признаки РДТ и ПНФТ: высокая концентрация цитолитических ферментов и значимо более высокие значения MELD, рассчитанные через сутки после операции. Одно из важных клинических проявлений ранней дисфункции - потребность в продленной искусственной вентиляции легких. Плохая начальная функция трансплантата показала статистическую значимость в качестве фактора риска утраты трансплантата и смерти реципиента в раннем послеоперационном периоде (в течение первых 6 нед): относительный риск - 21,4 (95% ДИ 2,9-161,3).

Плохая начальная функция трансплантатов влияла на исходы операций и в отдаленном периоде. Так, показатели годичной и 3-летней выживаемости трансплантатов при нормальной начальной функции и при РДТ/ПНФТ статистически значимо различались (Log-rank p<0,001) и составляли 93 и 74%, 39 и 23%, соответственно (рис. 1).

Таким образом, собственные, ретроспективно проанализированные наблюдения подтверждают, что начальная функция пересаженной печени определяется совокупным, взаимосвязанным действием ряда факторов, является достоверным предиктором непосредственных и отдаленных результатов трансплантации, а ее нарушения разной степени выраженности встречаются у 25% оперированных пациентов.

Проспективная часть

У 7 пациентов, включенных в проспективную часть работы, наблюдали все варианты начальной функции трансплантата: норма (n=4), РДТ (n=2) и ПНФТ (n=1). Кроме того, в одном случае ранний послеоперационный период осложнился тромбозом печеночной артерии на фоне РДТ. Динамика внутритканевых концентраций GLU, LAC, PYR в зависимости от начальной функции трансплантата представлена на рис. 2.

Рис. 2. Показатели внутритканевого метаболизма глюкозы в зависимости от начальной функции трансплантата. Пунктирной линией указано наблюдение, в котором на фоне ранней дисфункции трансплантата на 2-й послеоперационный день развился тромбоз печеночной артерии трансплантата GLU - глюкоза; LAC - лактат; PYR - пируват.

Fig. 2. Indicators of interstitial glucose metabolism, depending on the initial function of the graft. Dashed line indicates observation in which, on the background of early transplantant dysfunction, hepatic transplant artery thrombosis developed on day 2 after surgery.

При нормальной начальной функции трансплантатов наблюдали следующие закономерности внутритканевых концентраций GLU и ее метаболитов:

  • GLU >5,0 ммоль/л с диапазоном колебаний до 20 ммоль/л;
  • быстрое (в течение 24 ч) снижение концентрации LAC до 1,5-3,0 ммоль/л и последующий стабильный уровень в пределах от 0,5 до 2,0 ммоль/л;
  • в первые 12 ч после артериальной реперфузии трансплантата рост концентрации PYR от 0-50 до 250-500 мкмоль. К исходу первых суток и далее отмечалось снижение и стабилизация концентрации PYR на уровне 50- 300 мкмоль/л.

При обратимой форме РДТ наблюдали более выраженную вариабельность показателей с расширением верхней границы диапазона до 23- 25 ммоль/л (для GLU), до 20-25 ммоль/л (для LAC), до 1200 мкмоль/л (для PYR). Нормализация показателей происходила к исходу 2-х суток послеоперационного периода.

При тромбозе печеночной артерии трансплантата наблюдали молниеносные, развивавшиеся в течение 2-4 ч, изменения внутритканевых концентраций GLU - снижение до 0,0-0,5 ммоль/л; LAC - рост до 25-30 ммоль/л; PYR - снижение до 0-10 мкмоль/л.

При ПНФТ хронологически первым маркером тяжелой и необратимой дисфункции была низкая (3,0 ммоль/л) концентрация GLU, снизившаяся до 0 ммоль/л в течение следующих 2 ч и сохранившаяся на этом уровне вплоть до наступления летального исхода. Аналогичную динамику наблюдали и для концентрации PYR: при первом измерении - 50 мкмоль, далее - <5 мкмоль/л. Исходно высокая (20 ммоль/л) концентрация LAC демонстрировала дальнейший быстрый рост до значений, близких к 40 ммоль/л.

Обсуждение

Ретроспективный анализ последовательной серии трансплантаций трупной печени показал, что нарушение начальной функции трансплантата является одним из наиболее частых (25%) осложнений и более чем в 20 раз повышает относительный риск утраты трансплантата в течение первых 6 нед. Полученный результат полностью согласуется с данными зарубежных [1, 6-9] и отечественных [10] исследователей.

Существующие и наиболее часто используемые лабораторные критерии РДТ и ПНФТ информативны и обладают высокой прогностической ценностью, однако они носят ретроспективный характер, что ограничивает возможности быстрой диагностики и оценки динамики функции трансплантата, а это в свою очередь может откладывать принятие важных клинических решений, например о необходимости ретрансплантации.

Исследование статуса внутрипеченочного метаболизма глюкозы позволяет в режиме реального времени судить о жизнеспособности трансплантата, а главное - о динамике восстановления его функции. Несмотря на большой размах значений исходных параметров, определяющих начальную функцию трансплантата, при нормальном течении послеоперационного периода внутритканевые концентрации GLU, LAC и PYR стабильны и лежат в относительно узком диапазоне. Напротив, при ПНФТ или тромбозе печеночной артерии внутритканевые концентрации глюкозы и ее метаболитов изменяют свое значение в 2-10 раз в течение нескольких часов.

Несмотря на относительно небольшое количество включенных наблюдений результаты проспективной части исследования позволяют говорить о клинической значимости и целесообразности продленного мониторинга функции пересаженной печени методом внутритканевого микродиализа. Вопрос о необходимости включения микродиализа в перечень рутинных диагностических исследований при трансплантации печени пока остается открытым. По-видимому, в перспективе оптимальной стратегией является интраоперационное принятие решения о постановке катетера и проведении мониторинга, когда у оперирующего хирурга есть обоснованные предположения о возможном развитии тяжелой дисфункции трансплантата или повышенном риске сосудистых осложнений.

Заключение

Использование микродиализа позволяет обеспечить непрерывный мониторинг жизнеспособности и функционального состояния пересаженной печени в ранние сроки после ее трансплантации. Высокая чувствительность метода позволяет ускорить диагностику сосудистых осложнений (в частности тромбоза) или дисфункции трансплантата другой этиологии. Уточнение граничных значений внутритканевых концентраций глюкозы, лактата и пирувата при различных состояниях и осложнениях, а также применение метода на этапе консервации донорского органа являются предметом будущих исследований.

Финансирование. Проспективная часть исследования выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант No 17-75-10010).

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература

1. Olthoff K.M., Kulik L., Samstein B., Kaminski M. et al. Validation of a current definition of early allograft dysfunction in liver transplant recipients and analysis of risk factors // Liver Transpl. 2010. Vol. 16, N 8. P. 943- 949. doi: 10.1002/lt.22091. PubMed PMID: 20677285.

2. United Network For Organ Sharing. United Network for Organ Sharing Liver Disease Severity Score Committee. 2014. URL: www.unos.org.

3. Chen X.B., Xu M.Q. Primary graft dysfunction after liver transplantation // Hepatobiliary Pancreat. Dis. Int. 2014. Vol. 13, N 2. P. 125-137. PubMed PMID: 24686540.

4. Nowak G., Ungerstedt J., Wernerman J., Ungerstedt U. et al. Clinical experience in continuous graft monitoring with microdialysis early after liver transplantation //Br. J. Surg. 2002. Vol. 89, N 9. P. 1169-1175. PubMed PMID: 12190684.

5. Haugaa H., Almaas R., Thorgersen E.B., Foss A. et al. Clinical experience with microdialysis catheters in pediatric liver transplants // Liver Transpl. 2013. Vol. 19, N 3. P. 305- 314. doi: 10.1002/lt.23578. PubMed PMID: 23193034.

6. Ijtsma A.J., van der Hilst C.S., de Boer M.T., de Jong K.P. et al. The clinical relevance of the anhepatic phase during liver transplantation // Liver Transpl. 2009. Vol. 15. P. 1050-1055.

7. Sirivatanauksorn Y., Taweerutchana V., Limsrichamrern S., Kositamongkol P. et al. Recipient and perioperative risk factors associated with liver transplant graft outcomes // Transplant. Proc. 2012. Vol. 44. P. 505-508.

8. Chen H., Peng C.H., Shen B.Y., Deng X.X. et al. Multi-factor analysis of initial poor graft function after orthotopic liver transplantation // Hepatobiliary Pancreat. Dis. Int. 2007. Vol. 6. P. 141-146.

9. Ploeg R.J., D’Alessandro A.M., Knechtle S.J., Ste- gall M.D. et al. Risk factors for primary dysfunction after liver transplantation - a multivariate analysis // Transplantation. 1993. Vol. 55. P. 807-813.

10. Мойсюк Я.Г., Попцов В.Н., Сушков А.И., Мойсюк Л.Яи дрРанняя дисфункция трансплантата печенифакторы рискаклиническое течение и исходы // Трансплантология. 2016. No 2. С. 16-28.