DE4138040A1

DE4138040A1 - Loesungen fuer die perfusion, konservierung und reperfusion von organgen

Info

Publication number: DE4138040A1
Application number: DE4138040A
Authority: DE
Inventors: Philippe Menasche
Original assignee: Pasteur Merieux Serum et Vaccines SA
Current assignee: Sanofi Pasteur SA
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1991-11-19
Publication date: 1992-05-21
Also published as: CH683485A5; AT399440B; ES2050580B1; GB2249937B; GB2249937A; ITMI912991A0; ES2050580A1; BE1006834A3; CA2055827C; IT1251995B; CA2055827A1; ITMI912991A1; ATA228791A; GB9124488D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lösungen für die Perfusion, Konservierung (oder Aufbewahrung) und/oder Reper fusion für Organe einschließlich solcher für Herztransplan tationen. Sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Verwenden dieser Lösungen, die dabei in verschiedenen Phasen einer Transplantation eingesetzt werden.

Eine der grundlegenden Ursachen für das Mißlingen von Herz transplantionen rührt von den Risiken eines Abbaus, also einer Nekrose, des Transplantates her, die sich während der Reoxyge nierung des transplantierten Organs manifestieren, und die mit der Ischämie verbunden sind, die im allgemeinen vom Beginn der Herausnahme des Plantats aus dem Spender bis zum Ende der Im platation im Empfänger andauert.

Eine Ischämie von vier bis fünf Stunden, wie es beispielsweise beim Herzen der Fall ist, bildet die tolerable Obergrenze und schließt zahlreiche Unglücksfälle nicht aus.

Um dieses Risiko zu begrenzen, haben zahlreiche Autoren Schutz lösungen vorgeschlagen und verwendet, sowohl für die Perfusion des zu explantierenden Organs, als auch für dessen Konservie rung bei tiefer Temperatur und seine Reperfusion während der Transplantation.

Beispiele für solche Lösungen sind die Lösungen

HTK von Bretschneider
COLLINS
ST THOMAS
UW
Stanford.

Diese Lösungen bieten jedoch nur begrenzte Vorteile und ge währen einen höchstens teilweisen Schutz gegen die Risiken, die während der Reperfusion auftreten und die man teilweise der me tabolischen Produktion von Freien Sauerstoffradikalen zu schreibt, die in zu großem Maße produziert werden, insbesondere während der Reoxygenierung des ischämischen Organs.

Das Risiko des zellulären und membranassoziierten oxidativen Abbaus, das durch die Produktion dieser Radikale entsteht, ist zum Objekt einer Vielzahl von Studien im Bereich des Myocard- Schutzes während der Cardioplegie gemacht worden. Diese ver schiedenen Arbeiten haben vorgeschlagen, in die verwendeten schützenden Lösungen Substanzen einzuarbeiten, die die geeignet sind, die Produktion oder die Wirkung von freien Radikalen zu unterbinden, und zwar insbesondere antioxydierend wirkende Sub stanzen. Verschiedene Verbindungen sind vorgeschlagen worden, zum einen solche wie Deferoxamin, Allopurinol, Katalase, Per oxydase, die bekanntermaßen in der Lage sind, die Produktion der freien Radikale zu verhindern, zum anderen solche wie zum Beispiel Superoxid-Dismutase, welche diese Radikale zerstören können, und dann noch solche wie beispielsweise das Vitamin E oder Äquivalente dazu (Trolox), die in der Lage sind, die Freien Radikale zu /neutralisieren..

Unter den letzteren Verbindungen finden sich auch Moleküle, die Thiolgruppen tragen, beispielsweise N-Acetylcystein oder redu ziertes Glutathion (GSH), das man als /Fallensteller. für die Freien Radikale, also als Radikalfänger, bezeichnen könnte. Je doch ist die Literatur bezüglich des Nutzens von Glutathion un eins.

So haben G.W. Standeven et al. in I. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1979, 78, 893-907, /Cold-Blood potassium cardioplegia., wenige Unterschiede bezüglich der Stärke des Schutzes gefunden, den die Zugabe von Glutathion bietet.

Auf der anderen Seite haben M. Bernier et al. in /Reperfusion induced Arrhythmias and Oxygen-derived Free Radicals., Circula tion Research, Vol. 58, Nr. 3, März 1986, 331-340, festge stellt, daß die Zugabe von L-Methionin, Superoxid-Dismutase, Katalase, Mannitol, Glutathion oder Deferoxamin in das iso lierte, perfundierte Rattenherz das Risiko der Fibrillation oder der ventrikulären Tachykardie während der Reperfusion min dert.

J.C. Chatham et al. ziehen in /Depletion of Myocardial Gluta thion: Its effects on heart Function and metabolism during ischaemia and reperfusion., Cardiovascular Research, 1988, 22, 833-839, den Schluß, daß ein Mangel an Glutathion während der Ischämie von Rattenherzen anscheinend keine Verschlimmerung des metabolischen Zustands bewirkt.

A. Blaustein et al. ziehen in /Myocardial Glutathione Depletion Impairs Recovery After Short Periods of Ischaemia., Circulation, Bd. 80, Nr. 5, November 1989 den Schluß, daß ein Mangel an Glutathion im isolierten Rattenherzen, der durch die Injektion von Diethylmaleat erzeugt wurde, eine geringere Rege neration der systolischen Funktion zur Folge hat und daß eine Verbesserung erzielt werden kann, wenn die Reperfusion mit ei ner Lösung durchgeführt wird, die mit Glutathion supplementiert ist.

A, Singh und al. zeigen in /Relation Between Myocardial Gluta thione Content and Extent of Ischaemia - Reperfusion Injury., Circulation, Bd. 80, Nr. 6, Dezember 1989, 1795-1803, eine Steigerung des GSH-Gehalts am Schwein, das auf intravenösem Weg Fünf Minuten vor und während der Reperfusion des Herzens mit Glutathion perfundiert wurde, und sie stellen eine Verbesserung der lokalen Regeneration fest.

W. N. Wicomb et al. haben in /Role of Glutathione in 24-hour Heart Storage by Microperfusion Using a New Polyethylene Glycol Solution., J. Mol. Cell Cardiol. 22 (Bd. V) 1990, S. 82, eine Verbesserung der Regeneration des isolierten Kaninchenherzens festgestellt, das in einer Schutzlösung aufbewahrt wurde, die Glutathion GSH enthielt, während die einfache Zugabe von Gluta thion während der Reperfusion nicht wirksam war.

V. Kantamneni et al. ziehen in /Extended Preservation of Canine Myocardium Using UW Solution., J. Mol. Cell Cardiol. 1990 (Band 5); 22 : 22 (Abstr.) den Schluß, daß Glutathion enthaltende Lö sungen (Uni-Lösungen und modifizierte UW-Lösungen), die eine ge wisse Wirkung bei der Aufbewahrung von isolierten Organen, bei spielsweise der Leber, der Niere oder des Pankreas, zeigen, im Vergleich mit einer modifizierten Collins-Lösung, die diese Verbindung nicht enthält, zu keinen signifikanten Verbesserun gen führen, und daß diese Lösungen es nicht ermöglichen, beim Hund die Dauer der Aufbewahrung des Herzens in signifikanter Weise zu steigern.

Die Zugabe von N-Acetylcystein wurde von M. 8. Forman in "Glutathione Redox Pathway and Reperfusion Injury", Circulation, Bd. 78, Nr. 1, Juli 1988, 202-213 untersucht. Er schlagt vor, daß eine Behandlung mit N-Acetylcystein (NAC) vor der Reperfusion die postischämische Regeneration verbessern könne.

Wenn es demzufolge interessant scheinen kann, Substanzen zu verwenden, die im Rahmen des Schutzes bei der Cardioplegie ge gen die Produktion oder die Wirkung der freien Radikale im Myocard wirksam sind, so erweisen sich doch die Wahl der Verbindung und die Art und Weise, wie sie zu verwenden wäre, als nicht offensichtlich, und die Zugabe dieser Verbindungen einschließlich von Glutathion in die Lösungen für die Perfusion und die Reperfusion des Myocards in der täglichen Kranken hauspraxis hat bisher keine endgültigen Ergebnisse gezeitigt.

Ph. Menasche et al. ziehen in "Les Piegeurs de Radicaux Libres dans la Protection Myocardique en Chirurgie Cardiaque", Ann. Cardiol. Ang4iol; 1986, 35 (Nr. 7 bis), 747-752 jedoch den Schluß, daß die Aufrechterhaltung der postischamischen linken Ventrikel Funktion, die auf eine verabreichte cardioplege Lösung zurückzuführen ist, durch die Zugabe von Antioxidantien, die die Bildung von freien Radikalen verhindern oder diese zerstö ren oder neutralisieren können, signifikant verbessert werden könne. Im Gegensatz dazu ist die Wahl des am meisten wirksamen Antioxidans′ unter den zahlreichen "Kandidaten" wie Superoxid- Dismutase (SOD), Peroxidase oder Glutathion nicht offensicht lich, ohne die Sekundärwirkungen oder möglichen Toxizitäten zu diskutieren. Um so mehr dann, wenn man den Bereich der Cardio plegie, in welchem die Zeiträume der Ischämie relativ kurz sind, verläßt und zum Bereich der Transplantation übergeht, liefert die Literatur keinen Hinweis, der tatsächlich für die Wahl und die Art und Weise der Verwendung von schützenden Lösungen, die tatsächlich wirksam sind, wirklich brauchbar wäre.

Die vorliegende Erfindung schlägt vor, diese Probleme zu lösen und schützende Lösungen bereitzustellen, die in Hinsicht auf chirurgische Eingriffe und insbesondere auf Transplantationen im Hinblick auf die Erhaltung von Organen bemerkenswert leistungsfähig sind. Die Organe, die hierfür in Frage kommen, um fassen das Herz, aber auch die anderen Organe und insbesondere die Leber, die Lunge und die Niere.

Die vorliegende Erfindung stellt zu diesem Zweck eine Lösung Für die Perfusion und die Aufbewahrung (Lagerung) des explan tierten Organs und eine Lösung für die Reperfusion des Organs Im Verlauf der Implantation bereit, die dadurch gekennzeichnet sind, daß alle beide mindestens eine antioxidierend wirkende Verbindung enthalten, die ein Radikalfänger für freie Sauer stoffradikale sein kann, wobei diese Lösungen einen partiellen Sauerstoffdruck von null oder einen sehr niedrigen solchen Druck besitzen und bis zur Verwendung sensibel bei diesem Wert gehalten werden.

In besonders bevorzugter Weise ist die Verbindung, die freie Radikale fängt, eine Verbindung, die Thiolfunktionen besitzt. Zu den bevorzugten Thiolen zählen Glutathion im reduzierten Zu stand (GSH) oder dessen Vorläufer oder verwandte Substanzen und insbesondere N-Acetylcystein (NAC), die Analoga von Glutathion und insbesondere Glutathionmonoester.

Auch andere Verbindungen mit Thiolfunktionen können verwendet werden, insbesondere Diethyldithiocarbamat, dessen Analoga und Derivate, sowie auch Inhibitoren des Conversionsenzyms.

Andere Verbindungen, die sich für die Erfindung eignen, sind Vitamin E sowie dessen Analoga oder Derivate.

Erfindungsgemäß werden die Lösungen unter Ausschluß von Luft sauerstoff hergestellt und aufbewahrt, sie werden beispiels weise in entgasten Lösungen hergestellt, vorzugsweise unter ei ner Stickstoffatmosphäre. Die Aufbewahrung und die Konservie rung der erfindungsgemäßen Lösungen erfolgt in für Luft un durchlässigen Gefäßen wie z. B. Glaskolben oder -Flaschen oder vorzugsweise in Gefäßen oder Beuteln aus luftundurchlässigen Kunststoffen oder Polymeren, beispielsweise aus Verbund- oder Schichtmaterial an sich bekannter Art.

In vorteilhafter Weise können die erfindungsgemäßen Lösungen neben den antiradikalischen Thiolen eine Verbindung enthalten, die der Bildung von Radikalen entgegenwirkt, beispielsweise Chelatbildner für Metalle und insbesondere Deferoxamin (DCI).

Als erfindungsgemäß herabgesetzten Wert der Sauerstoffkonzen tration ist vorzugsweise eine maximale Konzentration an gelöstem Sauerstoff von etwa 0,1 ppm oder weniger vorgesehen.

Wenn Glutathion verwendet wird, liegt der Gehalt an reduziertem Glutathion in der Lösung vorzugsweise im Bereich von etwa 0,5 bis 10 und in vorteilhafter Weise bei 3 mmol/l. Wenn das Thiol NAC ist, liegt der Gehalt vorzugsweise im Bereich von etwa 10 bis 80 und in vorteilhafter Weise bei 40 mmol/l.

Die Erfindung wird vorzugsweise in einer entsprechend ausgewählten der verschiedenen Formen ausgeführt, je nachdem ob sie Für die Perfusion und die Konservierung des explantierten Or gans oder aber für die Reperfusion des implantierten Organs an gewendet werden soll.

Sofern es sich um die Bereitung einer Perfusions- und Konser vierungslösung gemäß der Erfindung handelt, ist die Lösung in der Art zusammengesetzt, daß sie die Bildung von zellulären Oedemen und das Auftreten von oxidativen Läsionen verhindert, wobei die Oberbelastung mit Calcium begrenzt wird. Darüber hin aus kann die Lösung für bestimmte Organe und insbesondere das Herz die Rolle eines metabolischen Inhibitors spielen.

In vorteilhafter Weise ist der Gehalt an Calcium gering, vor zugsweise unter etwa 0,5 mM, und es ist bevorzugt, daß die Lö sung Magnesium enthält, in einer Menge, die vorzugsweise ober halb von 10 mM liegt. Des weiteren ist ein niedrigerer pH-Wert bevorzugt, insbesondere 7,40 ± 0,40. Im Falle, daß die Per fusions- und Konservierungslösung für das Herzorgan bestimmt ist, ist eine Kaliumkonzentration von vorzugsweise mindestens gleichmäßig 10 mM vorgesehen, wobei das Kalium unter Umständen für die Verwendung bei den anderen Organen weggelassen werden kann.

In einer Ausführungsform der Erfindung, die besonders wirksam und vorteilhaft ist, umfaßt die erfindungsgemäße Lösung für die Perfusion und Konservierung (Aufbewahrung) des Herzens die fol genden Verbindungen:

A Perfusions- und Aufbewahrungslösung (1)
Bestandteil
Konzentration (mmol/l)
K⁺\|10-30
Na⁺	90-120
Mg⁺⁺	10-20
Ca⁺⁺	0,005-1,2
Cl^-	100-160
Mannitol	50-200
Glutamat	4-26
NAC	10-80
oder GSH	0,2 bis 0,5-10
Osmolarität	270-450 (beispielsweise 370) mOsm/l
pH	7,40±0,40 (bei 20°C)

Sofern es sich um die Bereitung einer erfindungsgemäßen Reper fusionslösung handelt, ist die Lösung in der Art zusammenge setzt, daß sie die Beschränkung oder Verhinderung der Bildung von zellulären Oedemen und von oxidativen Läsionen weiter fort setzt. Sie ist gleichermaßen zum Wiederherstellen der Ho möostase des Calciums vorgesehen. Der bevorzugte pH-Wert be trägt 7,70±0,30. Für das Herz wird sie so gebildet, daß sie die metabolische Inhibition verlängert und das Kalium in einer Konzentration erhält, die vorzugsweise oberhalb von etwa 10 mM liegt.

So umfaßt in einer bevorzugten Ausführungsform die Reperfusionslösung die folgenden Verbindungen:

B Reperfusionslösung (2)
Bestandteil
Konzentration (mmol/l)
K⁺\|10-30
Na⁺	90-120
Mg⁺⁺	0-20
Ca⁺⁺	0,005-1,2
Cl^-	100-160
Mannitol	50-200
Glutamat	4-26
NAC	10-80
oder GSH	0,2 bis 0,5-10
Osmolarität	270-450 (beispielsweise 370) mOsm/l
pH	7,70±0,30 (bei 28°C)

Die bevorzugte Ausführungsform der Perfusions- und Konservie rungslösung ist:

C Perfusions- und Aufbewahrungslösung (1)
Bestandteil
Konzentration (mmol/l)
K⁺\|12
Na⁺	100
Mg⁺⁺	13
Ca⁺⁺	0,25
Cl^-	110,4
Mannitol	109,8
Glutamat	20
GSH	0,5 bis 3
Osmolarität	370 mOsm/l
pH	7,40 (bei 20°C)

und die bevorzugte Ausführungsform der Reperfusionslösung ist:

D Reperfusionslösung (2)
Bestandteil
Konzentration (mmol/l)
K⁺\|14,9
Na⁺	100
Mg⁺⁺	-
Ca⁺⁺	1,2
Cl^-	97,5
Mannitol	136
Glutamat	20
GSH	0,5 bis 3
Osmolarität	370 mOsm/l
pH	7,70 (bei 28°C)

Selbstverständlich können die so bezeichneten Verbindungen durch Verbindungen ersetzt werden, die äquivalente Funktionen besitzen, wobei die molaren Anteile vorzugsweise nicht merklich verändert werden sollten.

So kann das Glutamat, dessen Funktion es ist, die anaerobe Energieproduktion durch die Myocard-Zellen zu stimulieren, ins besondere durch Aspartate, Succinate, Fumarate und Malate er setzt werden.

Das Mannitol, eine nicht permeierende Substanz, dessen Funktion es ist, Ödeme zu begrenzen oder zu verhindern, kann durch an dere Substanzen ersetzt werden, die ebenfalls eine Rolle als nicht aus dem interstitiellen Raum permeierende Substanz spie len und den osmotischen Druck steigern, beispielsweise Lacto bionat (das dabei gleichzeitig proportional die Konzentration an Chlorid vermindert), Raffinose, Saccharose. Da die ausge wählte nicht permeierende Substanz nicht vorzeitig durch das Organ metabolisiert oder eingefangen werden darf, ist das Mannitol für das Herz geeignet, während es für die Anwendung an der Leber ausgeschlossen ist.

Der relativ saure pH-Wert der Lösung für die Perfusion und die Konservierung, der vorzugsweise bei 28°C im Bereich von 7,40 liegt, wird bevorzugt ohne Puffer eingestellt.

Der pH-Wert der Reperfusionslösung, der vorzugsweise bei 28°C auf 7,70 adjustiert wird, kann unter Umständen mit Hilfe eines Puffers eingestellt werden (insbesondere mit Bicarbonat, Histi din).

Vorzugsweise werden die beiden erfindungsgemäßen Lösungen ein heitlich konditioniert angeboten, und zwar in Form eines oder mehrerer Behältnisse für jede Lösung, vorzugsweise von defor mierbaren Gefäßen oder Beuteln mit luftundurchlässigen Wandun gen und einem Gesamtvolumen von etwa 1500 bis 2000 ml.

Die Erfindung umfaßt weiterhin ein Verfahren zum Verwenden der erfindungsgemäßen Lösungen für die Herztransplantation, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß durch Perfundieren mit der Lö sung für die Perfusion und Konservierung, welches einige Minu ten andauert, der Herzstillstand des zu explantierenden Organs herbeigeführt wird, daß man das entnommene Organ in ein Behält nis überführt, einen Beutel, einen Kolben oder eine Flasche, die mit der genannten Lösung bei niedriger Temperatur unter Luftausschluß zur Konservierung gefüllt ist, daß man zum Zeit punkt der Implantation des transplantierten Herzen von neuem das Organ mit Hilfe der genannten Lösung perfundiert, und daß man sodann nach dem Einsetzen des Transplantates dieses Trans plantat reperfundiert - diesesmal mit Hilfe der erfin dungsgemäßen Lösung für die Reperfusion, und zwar für einen Zeitraum von vorzugsweise etwa 5 Minuten, worauf man die syste mische Zirkulation wiederherstellt.

Die Erfindung umfaßt weiterhin ein Verfahren zum Verwenden der erfindungsgemäßen Lösungen für die Transplantation anderer Or gane als das Herz und insbesondere von Leber, Niere und Lunge, dadurch gekennzeichnet, daß man während einiger Minuten die Perfusion des zu explantierenden Organs mit der Lösung für die Perfusion und die Konservierung vornimmt, wobei die weiteren Verfahrensschritte der Konservierung und der Reperfusion analog zum vorstehend dargestellten Fall sind, in dem das Organ das Herz ist.

Andere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden bei der Lektüre der folgenden Beschreibung deutlich, die nur beispiel haft und ohne einschränkend zu wirken angegeben ist.

1. Herstellung der Lösung für die Perfusion und die Konser vierung

Man stellt ein wäßriges, pyrogenfreies, steriles entgastes Mi lieu her, welches die Zusammensetzung C besitzt, und zwar unter Schutz vor atmosphärischem Sauerstoff. Diese Zusammensetzung weist im Mittel eine maximale Sauerstoffkonzentration unterhalb von etwa <0,1 ppm und einen pH-Wert von etwa 7,40 bei 20°C auf. Diese Lösung wird in Plastikbeuteln, die für atmos phärischen Sauerstoff undurchlässig sind, oder in Plastik beuteln, die zwar für Sauerstoff durchlässig sind, aber in ei nem Beutel aus einem Plastik-Aluminiumkomplex oder einer mit Aluminium beschichteten Plastikfolie enthalten sind, der sei nerseits für atmosphärischen Sauerstoff undurchlässig ist, ab gepackt.

2. Herstellung der Lösung für die Reperfusion

Unter denselben Vorsichtsmaßnahmen wie in Beispiel 1 wird eine Lösung für die Reperfusion hergestellt, die die Zusammensetzung D besitzt.

Diese Zusammensetzung kann einen Bicarbonat- oder Histidin-Puffer enthalten, wobei der pH-Wert bei 28°C auf etwa 7,70 gehal ten wird.

Diese Lösung wird in ähnlichen Beuteln mit einem Volumen von ca. 100 ml abgepackt.

3. Untersuchung von Lösungen, die NAC enthalten, in Zusammen hang mit der Präparation von isolierten Rattenherzen

Es wurden fünfzig Präparationen von isovolumetrisch isolierten Herzen von Sprague-Dawley-Ratten mit einem Gewicht von 300 Gramm verwendet, die schnell an eine nicht rezirkulierende Lan gendorff-Perfusionsapparatur oder -Kolonne angeschlossen wur den, um mit Hilfe eines oxygenierten Krebs-Henseleit-Puffers (95% O₂, 5% CO₂) eine retrograde Perfusion unter 100 cm Was sersäule durchzuführen. Der Druck des linken Ventrikel, seine Ableitung sowie der Druck am Ende der Diastole wurden kontinu ierlich gemessen. Der koronare Fluß wurde durch das Sammeln des venösen koronaren Flusses gemessen. Die Stimulation des linken Ventrikel wurde auf einer Frequenz von 320/min gehalten.

Nach einer Kontrollperiode von zwanzig Minuten wurden dreißig Herzen durch Perfusion mit Hilfe der Lösung für die Konservie rung und Perfusion bei 4°C gestoppt, dann schnell in mit der gleichen Lösung gefüllte Glasbehältnisse gegeben und mit Eis umgeben. Die Herzen wurden dort über fünf Stunden hinweg bis zum Ende der Lagerung bei einer mittleren Myocard-Temperatur von 2°C gehalten. Daraufhin wurden die Herzen wieder an den Perfusionskreislauf angehängt und eine Stunde lang zwischen 15 und 18°C einer weiteren Ischämie unterworfen. Die Herzen wurden in drei Gruppen geteilt, darunter eine Kontrollgruppe, die eine erste Perfusion mit einer identischen Lösung, jedoch frei von NAC, um die Ischämie nach der Lagerung bewirken, und eine er gänzende Perfusion von 25 ml dieser Lösung sofort vor dem Ent klammern der Aorta erhielt, wobei diese Perfusionen bei 4°C bzw. 28°C durchgeführt wurden. Dasselbe Verfahren wurde bei der zweiten Gruppe von Herzen eingehalten, mit der Änderung, daß die Lösung 0,04 M NAC enthielt. An die dritte Gruppe wurde am Ende der Ischämie eine NAC enthaltende Lösung bei 28°C in einer einzigen Dosis verabreicht. In der letzteren Gruppe war die NAC-Konzentration auf 0,072 M eingestellt worden, damit alle behandelten Herzen die gleiche Menge an dieser Substanz erhal ten sollten, das heißt ungefähr 1,80 mmol. Die die Lösungen enthaltenden Gefäße wie auch die Schläuche und Anschlußstutzen wurden vor Licht geschützt, um eine Oxidation zu vermeiden. In den drei Gruppen wurden die Perfusionen nach der Lagerung bei einem Druck von 30 cm Wassersäule ausgeführt. Nach einer Ischämie-Dauer von sechs Stunden wurden die Herzen bei 37°C eine Stunde lang reperfundiert.

Bei den drei Gruppen wurde die Stimulation unterbrochen und der links intraventrikuläre Ballon (Katheter) wurde während des Zeitraums der Ischämie entleert, so daß Bedingungen, wie sie in der Klinik anzutreffen wären, simuliert wurden. Nach der Reperfusion wurde die Stimulation wiederaufgenommen. Die isovolume trischen Messungen des koronaren Flusses, des linken Ventrikel drucks, von dessen erster Ableitung sowie des telediastolischen Drucks wurden dreimal während des Kontrollzeitraums und sodann während der 5., 30., 45, und 60, Minute der Reperfusion vorge nommen.

Die Ergebnisse waren wie folgt:
Koronarer Fluß: nach sechzig Minuten Reperfusionszeit war der Fluß aus allen Herzen in Relation zu den Werten der prä ischämischen Kontrolle in signifikanter Weise verringert (p< 0,001). Jedoch wurde die beste Wiederherstellung des koronaren Flusses bei den Gruppen festgestellt, die mit NAC behandelt worden waren (siehe Tabelle I).

Funktion des linken Ventrikels: der Druck des linken Ventri kels ist nach der Ischämie und der Reperfusion in den Herzen der drei Gruppen signifikant erniedrigt (siehe Tabelle I). Da gegen ließen die Herzen der Kontrollgruppe (Gruppe I) und die jenigen, die die mit NAC supplementierte Reperfusion nur einmal am Ende des Zeitraums der Ischämie nach der Lagerung erhalten hatten (Gruppe III), deutlich stärkere Druckabfälle erkennen (p <0,001) als diejenigen, die während der letzten Stunde der globalen Ischämie durch die mehrfach verabreichte und mit NAC angereicherte Lösung geschützt worden waren (Gruppe II) (p< 0,01). In gleicher Weise baute sich bei der Gruppe II während des gesamten Zeitraums der Reperfusion ein wesentlich größerer Druck auf. Die Auswirkungen der Behandlung auf die postischämi sche Ableitung dP/dt waren ähnlich wie die auf den sich aufbau enden Druck, und man erhielt für die Gruppe II die höchsten Werte.

Diastolischer Druck des linken Ventrikels: Am Ende des Ab laufs Herzstillstand-Lagerung-Ischämie waren die Herzen der Kontrollgruppe I sowie diejenigen der Gruppe III einem deut lichen Verlust an Compliance unterworfen. Im Gegensatz dazu war in der Gruppe II die nachischämische Kontraktur deutlich ver ringert.

Die Ergebnisse dieser Experimentreihe zeigen den großen Vorteil der Verwendung der erfindungsgemäßen schützenden Lösungen an einem realistischen Modell, das auf den Bereich der menschli chen Transplantation extrapolierbar bzw. übertragbar ist.

4. Untersuchung von Lösungen, die GSH enthalten, in Zusammen hang mit der Präparation von isolierten Rattenherzen

Die Untersuchungen werden im Anschluß an die Präparationen der Rattenherzen, erfolgt bei isovolumetrischer Kontraktion und in drei Gruppen 1, 2 und 3 aufgeteilt, durchgeführt. Der Herz stillstand wird mittels Perfusion der Lösung für die Perfusion und die Lagerung bei +4°C erreicht. Daraufhin werden die Herzen durch 5-stündiges Eintauchen in die Lösung von +2°C gelagert. Daran schließt sich ein einstündiger Zeitraum der Ischämie bei 15-18°C an, mit einer anfänglichen Perfusion durch Verabreichen der Lösung für die Perfusion und die Lagerung zu Beginn dieses Zeitraums der Ischämie und Verabreichen der Lösung für die Re perfusion am Ende der Stunde, während der die Herzen ischämisch waren, d. h. direkt vor dem Entklammern der Aorta. Die Tempera turen der Lösungen betragen 4 bzw. 28°C. Sie werden unter einem Druck von 30 cm Wassersäule verabreicht. Nach der ischämischen Periode werden die Herzen eine Stunde lang bei 37°C reperfun diert.

Die Lösungen, die verwendet werden, sind die folgenden:

Gruppe 1 (Kontrolle)

Lösung, die mit der Lösung C identisch ist, jedoch kein GSH enthält, darauf Lösung D, frei von GSH.

Gruppe 2

Lösung C, darauf Lösung D

Gruppe 3

Lösung D, ergänzt durch Deferoxamin, darauf Lösung D, ergänzt durch Deferoxamin.

Die Ergebnisse sind in Tabelle II dargestellt. Sie zeigen die deutlich sichtbare Verbesserung, die durch die Verwendung der Lösungen C erzielt wird, welche durch das Vorliegen von GSH und die geringe Konzentration an Sauerstoff gekennzeichnet sind.

In der Tabelle bedeuten:

CF = koronarer Fluß (ml/min)
Pdiast = diastollscher Druck (mm Hg)
Pdev = aufgebauter Druck (mm Hg)
dP/dt = erste Ableitung des Drucks (mm Hg · sec^-1)

5. Verwendung der Lösungen für die Transplantation menschlicher Herzen

Die Lösungen werden gemäß den Beispielen 1 und 2 hergestellt. Nach Etablierung des Zugangs durch den Thorax zum zu explan tierenden Herzen werden für drei bis vier Minuten 1000 bis 2000 ml der auf 4°C gehaltenen Lösung C über die Aorta in das Herz perfundiert. Das Herz wird entnommen, darauf in ein hierfür vorgesehenes Gefäß gegeben, so daß es in die Lösung C eintaucht, und das Gefäß wird auf die übliche Lagerungstemperatur von +4°C gekühlt.

Nachdem das Transplantat in die Nähe des vorbereiteten Empfän gers transportiert worden ist, dessen Kreislauf extrakorporal aufrechterhalten wird, nimmt man die Einpflanzung des Herzens vor und verabreicht während dieser Operation zur Sicherstellung des Herzstillstands eine Perfusion auf antero- oder retrogradem Wege mit der bei +4°C gehaltenen Lösung C. Das Volumen der Perfusion liegt im allgemeinen in der Größenordnung von 1000 bis 2000 ml.

Am Ende des Einsetzen des Transplantats reperfundiert man das Herz über die Aorta mit Hilfe der Lösung D bei 28-37°C für eine ungefähre Dauer von 5 min im Mittel, wobei man ein Volumen in der Größenordnung von 1000 ml verwendet. Am Ende dieser Perfu sion wird die Aorta wieder entklammert, die Zirkulation wiederhergestellt und das weitere Vorgehen bezüglich des Ab koppelns von der extrakorporalen Zirkulation auf übliche Weise durchgeführt.

Die Offenbarung umfaßt auch den korrespondierenden franzö sischen Text

Tabelle I

Wirkung von NAC auf den koronaren Fluß und den aufgebauten linken Ventrikeldruck

Tabelle II A. Varianzanalyse

(I) CF (ml/mn) (n=7)
1) Gruppe 1 = 12,6 ml/mn ± 0,5 ml/mn.
2) Gruppe 2 = 14,2 ± 0,4 ml/mn.
3) Gruppe 3 = 10,6 ± 0,4 ml/mn.

Stricheffekt (Zeilen) (Abszisse) F <19,1173 = <p <0,001
Spalteneffekt (Zeiten) (Ordinate) F <6,3592 = <p <0,001

(1) gegen (3) p <0,01.
(2) gegen (3) p <0,001.

(II) Pdiast (mmHg) (n=7)
Gruppe 1 = 33,1 ± 2,9 mmHg
Gruppe 2 = 16,9 ± 1,4 mmHg
Gruppe 3 = 21,7 ± 2,2 mmHg

Zeileneffekt = F <13,1426 p <0,001
Zeiteffekt = N. S.

(1) gegen (2) p <0,001
(1) gegen (3) p <0,01
(2) gegen (3) N. S.

(III) Pdev (mmHg) (n=7)
Gruppe 1 = 84,0 ± 3,0 mmHg.
Gruppe 2 = 104,5 ± 4,1 mmHg.
Gruppe 3 = 116,8 ± 3,6 mmHg.

Zeileneffekt = F <20,6411 p <0,001
Spalteneffekt N. S.

(1) gegen (2) p <0,001
(1) gegen (3) p <0,001
(2) gegen (3) N. S.

(IV) dP/dtmax (+) (n=7)
Gruppe 1 = 2932 ± 96 mmHg sec^-1
Gruppe 2 = 3418 ± 122 mmHg sec^-1
Gruppe 3 = 3479 ± 173 mmHg sec^-1

Zeileneffekt F <4,7966; p <0,01
Spalteneffekt N. S.

(1) gegen (2) p <0,05
(1) gegen (3) p <0,05
(2) gegen (3) N. S.

B. Scheff´-Test bei 60 min Reperfusion

(I) CF (ml/mn) (n=7)
Gruppe 1 = 11,3 ± 0,8 ml/mn.
Gruppe 2 = 12,6 ± 0,8 ml/mn.
Gruppe 3 = 8,9 ± 0,7 ml/mn.

(1) gegen (3) N. S.
(2) gegen (3) p <0,02

(II) Pdiast (mmHg) (n=7)
Gruppe 1 = 30,4 ± 5,0 mmHg.
Gruppe 2 = 14,9 ± 1,9 mmHg.
Gruppe 3 = 19,6 ± 4,0 mmHg.

(1) gegen (2) p <0,05
(1) gegen (3) N. S.
(2) gegen (3) N. S.

(III) Pdev (1) mmHg (n=7)
Gruppe 1 = 80,1 ± 5,3 mmHg.
Gruppe 2 = 107,6 ± 8,5 mmHg.
Gruppe 3 = 120,7 ± 8,9 mmHg.

(1) gegen (2) p <0,05
(1) gegen (3) p <0,01
(2) gegen (3) N. S.

(IV) dP/dt max (mmHg sec^-1) (n=7)
Gruppe 1 = 2714 ± 110 mmHg sec^-1
Gruppe 2 = 3429 ± 160 mmHg sec^-1
Gruppe 3 = 3500 ± 300 mmHg sec^-1

(1) gegen (2) p <0,05
(1) gegen (3) p <0,05
(2) gegen (3) N. S.

C. Vergleich der Kontrollwerte mit den gemessenen Werten nach 60 min Reperfusion (Student's Test)

(I) CF (ml/mn)
Gruppe 1 = 14,4 ± 0,7 v 11,3 ± 0,8 ml/mn p 0,05
Gruppe 2 = 15,0 ± 0,4 v 12,6 ± 0,8 ml/mn p 0,05
Gruppe 3 = 15,1 ± 0,3 versus 8,9 ± 0,7 ml/mn p 0,001

(II) Pdiast (mmHg)
(1) 11,3 ± 0,7 versus 30,4 ± 5,0 mmHg p <0,01
(2) 10,6 ± 0,7 versus 14,9 mmHg ± 1,9 N. S.
(3) 9,6 ± 0,5 versus 19,6 ± 4,0 mmHg p <0,05

(III) Pdev (mmHg)
Gruppe 1 = 132,1 ± 3,1 versus 80,1 ± 5,3 mmHg p <0,001
Gruppe 2 = 134,4 ± 2,7 versus 107,6 ± 8,5 mmHg p <0,05
Gruppe 3 = 149,3 ± 2,9 versus 120,7 ± 8,9 mmHg p <0,05

(IV) dP/dt max (mmHg sec^-1)
(1) 4281 ± 147 versus 2714 ± 110 mmHg sec^-1 p <0,001
(2) 4714 ± 200 versus 3429 ± 260 mmHg sec^-1 p <0,01
(3) 4191 ± 289 versus 3500 ± 300 mmHg sec^-1 N. S.

Claims

1. Lösungen für die Perfusion und die Konservierung und/oder die Reperfusion von Organen einschließlich des Herzens, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine antioxidierend wirkende Verbindung umfassen, welche insbesondere ein Fänger für freie Sauerstoffradikale sein kann, und daß sie einen partiellen Sau erstoffdruck von null oder einen sehr niedrigen solchen Druck besitzen und bis zu ihrer Verwendung sensibel bei diesem niedri gen Wert gehalten werden.

2. Lösungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die antioxidierend wirkende Verbindung ein Fänger für freie Radikale ist, beispielsweise eine Verbindung, die eine oder mehrere Thiolfunktionen besitzt.

3. Lösungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Thiol Glutathion in reduziertem Zustand (GSH) oder ein Analogon von Glutathion ist.

4. Lösungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung, die ein Fänger für freie Radikale ist, N-Ace tylcystein (NAC) oder ein Analogon dazu ist.

5. Lösungen nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß sie in Behältnisse wie Flaschen, Kol ben oder deformierbare Beutel abgepackt werden, welche luftun durchlässig sind.

6. Lösungen nach einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß sie neben dem antiradikaischen Thiol eine Verbindung enthalten, die der Bildung von Radikalen entge genwirkt, insbesondere Deferoxamin (DCI) oder ein anderer Me tallchelatbildner.

7. Lösungen nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Konzentration an gelöstem Sau erstoff etwa 0,1 ppm oder weniger beträgt.

8. Lösungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an reduziertem Glutathion im Bereich zwischen etwa 0,5 und 10 mmol/l und insbesondere im Bereich von 3 mmol/l liegt.

9. Lösungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ge halt an NAC im Bereich zwischen 0,01 mol/l und 0,08 mol/l und insbesondere im Bereich von 0,04 mol/l liegt.

10. Lösung für die Perfusion und die Konservierung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Bestandteil wie eine nicht permeierende Substanz enthält, die der Bildung von zellulären Ödemen vor beugt, und zwar als Mittel zur Begrenzung der Überbelastung mit Calcium, wobei diese Lösung einen pH-Wert im Bereich von 7,40 ± 0,04 besitzt.

11. Lösung für die Perfusion und die Konservierung nach Anspruch 10, Für das Herz, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Bestandteil besitzt, der ein metabolischer Inhibitor ist, insbesondere Kalium.

12. Lösungen für die Perfusion und die Konservierung nach einem der Ansprüche 10 und 11, gekennzeichnet durch die Formulierung A oder C.

13. Lösung für die Perfusion und die Konservierung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie für die Leber vorgesehen ist und kein Mannitol, sondern eine andere Substanz enthält, die nicht permeiert.

14. Lösung für die Reperfusion nach einem beliebigen der An sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Bestand teil wie eine nicht permeierende Substanz enthält, die in der Lage ist, der Bildung von zellulären Ödemen vorzubeugen, und zwar als Mittel zur Wiederherstellung der Homöostase des Cal ciums, wobei diese Lösung einen pH-Wert im Bereich von 7,70 ± 0,30 besitzt.

15. Lösung für die Reperfusion für das Herz nach einem beliebi gen der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Bestandteil wie eine nicht permeierende Substanz, die in der Lage ist, der Bildung von zellulären Ödemen vorzubeugen, sowie einen Bestandteil enthält, welcher ein metabolischer Inhibitor ist, insbesondere Kalium.

16. Lösungen für die Reperfusion nach einem beliebigen der An sprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Formulie rung B oder D aufweisen, worin das Mannitol oder das Glutamat durch ihre Äquivalente ersetzt sein können.

17. Lösung für die Reperfusion nach Anspruch 16, dadurch gekenn zeichnet, daß sie für die Leber vorgesehen ist und kein Mannitol enthält, sondern eine andere nicht permeierende Substanz.

18. Lösungen nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß sie in Form einzelner Flaschen oder Beutel, einheitlich konditioniert, vorliegen, wobei die Lösung Für die Perfusion und die Konservierung und die Lösung für die Reperfusion jeweils kenntlich gemacht sind.