Nuova tecnica di autotrapianto di fegato in un modello sperimentale porcino con preservazione del graft in machine perfusion: applicazione clinica per neoplasie epatiche non resecabili tramite chirurgia convenzionale

A NEW LIVER AUTOTRANSPLANTATION TECHNIQUE USING SUBNORMOTHERMIC MACHINE PERFUSION FOR ORGAN PRESERVATION IN A PORCINE MODEL: CLINICAL INDICATION FOR THE TREATMENT OF UNRESECTABLE HEPATIC LESIONS WITH CONVENTIONAL SURGERY ! Abstract ! BACKGROUND: Hepatic resection is the gold standard of therapy for primary and secondary liver tumors, but few patients are eligible for this procedure because of the extent of their neoplasms. Improvements in surgical experience of liver transplantation (OLT), hepatic resection and preservation with sub-normothermic machine perfusion (MP) have prompted the development of a new model of large animal autotransplantation. This sperimental model allowed the clinical application of Ex situ ex vivo liver surgery to treat otherwise unresectable liver tumors. METHODS: Landrace pigs were used in this experiment. After intubation, hepatectomy was performed according to the classic technique. The intrahepatic caval vein was replaced with a homologous tract of porcine thoracic aorta. The liver was perfused with hypothermic Celsior solution followed by MP at 20 °C with oxygenated Krebs solution. An hepatectomy was performed during the period of preservation, which lasted 120 minutes, then the liver was reimplanted into the same animal in a 90° counterclockwise rotated position. The anastomoses were performed in the classic sequence. Samples of intravascular fluid, blood and liver biopsies were obtained at the end of the period of preservation in MP and again at 1 and 3 hours after liver reperfusion to evaluate graft function and microscopic damage. Then we report the clinical application of the model on 8 clinical cases described individually. After appropriate preoperative study and with the permission of the ethics committee, the patients underwent ex situ liver resection. RESULTS: All animals survived the procedure. The peak of aspartate aminotransferase was recorded 60 minutes after reperfusion and the peak of alanine aminotransferase and lactate dehydrogenase after 180 minutes. Histopathologic examination under the light microscope identified no necrosis or congestion. Intraoperative echo-color Doppler documented good patency of the anastomosis and normal venous drainage. Among the patients who underwent surgical treatment the overall mortality during the mean follow-up of 493 days , was 25 % ( 12.5 % for sepsis and 12.5 % for recurrence of disease ) . The 66.6 % of patients in life is alive and currently free of neoplastic disease , 33.3 % are alive with disease recurrence in chemotherapy and in good overall clinical condition . CONCLUSION: This system made it possible to perform hepatic resections and vascular reconstructions ex situ while preserving the organ with mechanical perfusion (ex vivo, ex situ surgery). Improving surgical techniques regarding autotransplantation and our understanding of ischemia-reperfusion damage may enable the development of interesting scenarios for aggressive surgical treatment (Ex situ, ex vivo liver surgery ) or radiochemotherapy options to treat primary and secondary liver tumors unsuitable for conventional in situ surgery.

NUOVA TECNICA DI AUTOTRAPIANTO DI FEGATO IN UN MODELLO SPERIMENTALE PORCINO CON PRESERVAZIONE DEL GRAFT IN MACHINE PERFUSION: APPLICAZIONE CLINICA PER NEOPLASIE EPATICHE NON RESECABILI TRAMITE CHIRURGIA CONVENZIONALE. !INTRODUZIONE : La resezione epatica rappresenta il gold standard per il trattamento dei tumori del fegato primitivi e secondari , tuttavia solo una minoranza di pazienti possono essere sottoposti a tale trattamento poichè spesso la diagnosi di neoplasia avviene in stadi di malattia neoplastica troppo avanzata. L’esperienza tecnica del nostro Centro legata alla chirurgia epatica resettiva e sostituitiva, associata ai nostri studi sul danno da ischemia-riperfusione e sull’allestimento di nuove metodiche di preservazione del graft tramite l’utilizzo della Machine Perfusion (MP), ci ha permesso di sviluppare un sistema di perfusione meccanica sub-normotermica per preservare il fegato, che consente di eseguire resezioni epatiche e complesse ricostruzioni vascolari ex-situ durante la perfusione meccanica (chirurgia ex-vivo, ex-situ). Questo modello sperimentale ha permesso l' applicazione clinica della chirurgia epatica ex vivo ex situ per il trattamento di tumori al fegato altrimenti non operabili . METODI : Per l’esecuzione dell’esperimento abbiamo utilizzato 5 maiali Landrace x Large White . Dopo l’ intubazione è stata eseguita l’ epatectomia secondo la tecnica classica . La vena cava intraepatica è stata sostituita con un omologo tratto di aorta toracica di suino. Il fegato è stato perfuso con soluzione di preservazione ipotermica (Celsior solution 60 mL/kg in aorta e 30 mL/kg in vena porta) a 4°C. Quindi il fegato veniva posto in un sistema di perfusione ossigenato e continuamente perfuso per 120 minuti con soluzione di Krebs (MP). Durante la preservazione in Machine Perfusion, veniva eseguita una epatectomia tramite dissezione a freddo con forbici. Dopo 120 minuti di preservazione in MP, il fegato veniva reimpiantato nello stesso animale (auto- trapianto) ruotato di 90° in senso antiorario. Le anastomosi sono state eseguite nella sequenza classica . Campioni sia di sangue che di liquido di preservazione venivano prelevati per determinare i livelli di AST, ALT, LDH e lattati dopo il termine del periodo di preservazione con MP e nuovamente a un ora e a tre ore dalla riperfusione epatica. Di seguito viene descritta l'applicazione clinica di questo modello sperimentale su 8 casi clinici descritti individualmente . Dopo adeguato studio preoperatorio e con il permesso del comitato etico , i pazienti sono stati sottoposti a resezione epatica ex situ. RISULTATI: Tutti gli animali sono sopravvissuti alla procedura . Il picco di aspartato aminotransferasi è stato registrato 60 minuti dopo la riperfusione e il picco di alanina aminotransferasi e lattico deidrogenasi dopo 180 minuti. L’indagine istopatologica alla microscopia ottica non ha documentato reperti significativi di necrosi e congestione all’analisi dei preparati esaminati. L’Eco color Doppler intraoperatorio ha documentato buona pervietà delle anastomosi e normale drenaggio venoso . Tra i pazienti sottoposti a trattamento chirurgico la mortalità globale su un follow-up medio di 493 giorni , è stata del 25 % ( 12,5 % per sepsi e 12,5% per recidiva di malattia ) . Il 66,6 % dei pazienti in vita è vivo e attualmente libero da malattia , il 33,3 % sono vivi con recidiva di malattia in trattamento chemioterapico. ! CONCLUSIONI : Questo modello sperimentale ha consentito di effettuare resezioni epatiche e ricostruzioni vascolari ex situ preservando l'organo con la perfusione meccanica ( chirurgia ex vivo-ex situ ) . Il miglioramento delle tecniche chirurgiche relative all’autotrapianto e la miglior comprensione del danno da ischemia-riperfusione potrebbe rendere possibile lo sviluppo di scenari interessanti per il trattamento di tumori epatici primitivi e secondari non suscettibili di trattamento chirurgico convenzionale.