Tissue conservation for transplantation

Abstract

Pathophysiological changes that occur during ischemia and subsequent reperfusion cause damage to tissues procured for transplantation and also affect longterm allograft function and survival. The proper preservation of organs before transplantation is a must to limit these injuries as much as possible. For decades, static cold storage has been the gold standard for organ preservation, with mechanical perfusion developing as a promising alternative only recently. The current literature points to the need of developing dedicated preservation protocols for every organ, which in combination with other interventions such as ischemic preconditioning and therapeutic additives offer the possibility of improving organ preservation and extending it to multiple times its current duration. This review strives to present an overview of the current body of knowledge with regard to the preservation of organs and tissues destined for transplantation.

Ex vivo limb perfusion for traumatic amputation in military medicine

“…Ischemia and reperfusion-related injuries (IRI) threaten not only the replanted limb, but due to a sterile systemic inflammation, also the patient's life [26]. Ischemia leads to metabolic changes in the affected tissue, depending on the ischemic period, basically due to the shift from aerobic to anaerobic energy production.…”

Hyperbaric oxygenation in transplantology

“…1Б), протекающий в цитозоле с образованием только 2 молекул АТФ. Дополнительно происходит накопление в клетке продуктов метаболизма, в том числе лактата, что приводит к развитию внутриклеточного ацидоза [16]. В условиях дефицита АТФ наблюдается дисфункция ферментов, снижение трансмембранного потенциала и эффективности митохондриальных и клеточных мембранных насосов, кроме того, низкое значение рН является индуктором закрытия митохондриальной поры (mPTP), что в целом приводит к повышению в митохондриях концентрации натрия и кальция [17,18].…”

“…Нарушения мембранного транспорта также приводят к дефициту компонентов антиоксидантной защиты [19], что вызывает накопление активных форм кислорода (АФК), генерируемых в митохондриях [20]. Повышение концентрации кальция в митохондриях также играет существенную роль в усилении продукции АФК через фактор 1-альфа, индуцируемый гипоксией (HIF-1вызванная активация NOX (НАДФH-оксидаза)) [16]. В условиях избытка АФК и активации процессов их генерирования наблюдается усиление процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), являющегося причиной повреждения липидов, белков окислительной цепи и клеточных мембран в митохондриях [16].…”

“…Однако наиболее значительные эффекты возникают при реперфузии (рис. 1В), поскольку запускается каскад метаболических, молекулярных, клеточных и других реакций [16]. Реоксигенация приводит к обратному переходу с анаэробного гликолиза, активированного при ишемии, на окислительное фосфолирование, что позволяет митохондриям снова синтезировать АТФ.…”

“…Однако из-за повреждения митохондриальных структур АФК происходит еще большее образование активных радикалов [21], что вызывает необратимые повреждения, в том числе митохондриальной ДНК [22], и торможение синтеза АТФ [18,23]. Нормализация величины внутриклеточного рН при реинфузии, а также увеличение АФК активируют открытие митохондриальной поры [16,18], что, с одной стороны, приводит к перенасыщению митохондрии кальцием с последующей активацией калпаина [17], а с другой стороны, к выходу из нее во внутриклеточное пространство АФК и ряда других соединений, в том числе цитохрома С (cyt C), вызывающих активацию каспаз [16]. В дальнейшем наблюдается процесс снижения уровня оксида азота [16], активация лейкоцитов [24], нейтрофилов [16], экспрессия цитокинов [17] и молекул адгезии [17,24].…”