Avaliação e recondicionamento de pulmões doados para transplante por meio da perfusão pulmonar ex vivo

Avaliação e recondicionamento de pulmões doados para transplante por meio da perfusão pulmonar ex vivo

Autores:

Luis Gustavo Abdalla,
Karina Andrighetti de Oliveira-Braga,
Lucas Matos Fernandes,
Marcos Naoyuki Samano,
Paula Refinetti Camerini,
Paulo Manuel Pêgo-Fernandes

ARTIGO ORIGINAL

Einstein (São Paulo)

versão impressa ISSN 1679-4508versão On-line ISSN 2317-6385

Einstein (São Paulo) vol.17 no.4 São Paulo 2019 Epub 15-Jul-2019

http://dx.doi.org/10.31744/einstein_journal/2019ao4288

INTRODUÇÃO

Atualmente, o transplante é a principal modalidade terapêutica para pacientes com doenças pulmonares em estágio terminal. Um dos limitantes para a realização de transplante pulmonar é a oferta de órgãos viáveis. Isto porque os pulmões são órgãos extremamente suscetíveis aos efeitos deletérios da morte encefálica e de complicações da internação em unidade de terapia intensiva (UTI) (ventilação mecânica prolongada, pneumonia nosocomial, barotrauma e infusão excessiva de cristaloides), tornando-se inviáveis para a realização do transplante. Atualmente, dados mundiais mostram que apenas 15 a 20% dos pulmões ofertados são utilizados.(13)

Nos últimos anos, uma série de estudos relacionados à perfusão pulmonar ex vivo (PPEV) com solução hiperoncótica (Steen Solution, Xvivo Perfusion, Gotemburgo, Suécia) tem impactado os programas de transplante pulmonar de maneira positiva, com a perspectiva de aumentar o pool de doadores e diminuir a mortalidade de pacientes em lista de espera. A PPEV pode ser utilizada para recondicionar pulmões de alto risco, sendo caracterizada, entre outros critérios, pela presença de edema e relação entre pressão parcial de oxigênio/fração inspirada de oxigênio (PO2/FiO2) 100% <300mmHg.(48) Além disso, por meio desta técnica, é possível avaliar e utilizar pulmões provenientes de doadores pós-parada circulatória.(3,911) Na PPEV, os pulmões são isolados e submetidos à perfusão com solução hiperoncótica, que atua na redução de edema tecidual e contribui para a depuração de células e mediadores inflamatórios, melhorando as condições gerais do órgão. Estudos recentes mostraram resultados pós-operatórios semelhantes de receptores de pulmões pós-PPEV em comparação com os receptores de pulmões considerados ideais.(6,12)

A PPEV foi empregada inicialmente na Suécia, utilizando doadores após parada circulatória (DPC), com resultados encorajadores e sobrevivência comparável ao transplante pulmonar convencional.(13) Cypel et al.,(14) utilizaram esta técnica com modificações para o recondicionamento de pulmões, considerados de alto risco, provenientes de doadores após morte encefálica (DME) e de DPC, mantendo os órgãos estáveis durante a PPEV e com resultados pós-transplante comparáveis aos de transplantes utilizando órgãos doados selecionados a partir dos critérios convencionais. A incidência de disfunção primária do enxerto nesta coorte foi de apenas 15% em comparação com 30% no grupo de transplante pulmonar convencional. A PPEV têm sido implementada na prática clínica por diversos centros transplantadores, principalmente na América do Norte e Europa. Alguns centros aumentaram o número de transplantes em 20 a 40%.(15)

No entanto, trata-se de técnica e logística de alta complexidade e que depende da realidade clínica e dos métodos de captação de cada país. Alguns estudos foram publicados, com o objetivo de elucidar as principais etapas e desafios para implementação de programas de PPEV. No Brasil, estudos clínicos e experimentais utilizaram a técnica de PPEV tanto com objetivo de avaliação quanto de recondicionamento pulmonar.(4,1618)

OBJETIVO

Avaliar a exequibilidade da perfusão pulmonar ex vivo em pulmões de alto risco doados para transplante e determinar se a perfusão pulmonar ex vivo em pulmões aumenta a taxa de utilização desses órgãos.

MÉTODOS

Trata-se de estudo transversal, prospectivo, realizado em um único centro após aprovação pelo Conselho Nacional de Saúde – Comissão Nacional de Ética em Pesquisa (Registro CONEP, processo com número aprovação do Conselho de Ética em Pesquisa – CEP, parecer 965.945, CAAE: 41729615.2.0000.0071).

A amostra foi composta por pulmões humanos de doadores com morte encefálica rejeitados para o transplante convencional por apresentarem PaO2/FiO2 <300mmHg, ou pulmões que apresentaram infiltrados na avaliação radiológica.

Os critérios de inclusão utilizados foram: idade <50 anos; tabagismo <20 maços-anos; ausência de trauma torácico; ausência de sinais de aspiração ou pus na broncoscopia; gasometria arterial com PaO2 <300mmHg (FiO2 100% e pressão positiva expiratória final − PEEP 5cmH2O).

Entre janeiro de 2016 e dezembro de 2016, foram realizadas cinco captações para o protocolo de recondicionamento pulmonar. Os pulmões foram captados e perfundidos com solução de preservação pulmonar Perfadex® (Vitrolife, Gotemburgo, Suécia), armazenados em um saco específico a 4°C e encaminhados para o Centro Cirúrgico do Hospital Israelita Albert Einstein na cidade de São Paulo (SP).

A artéria pulmonar e as veias pulmonares foram conectadas a cânulas específicas, e o bloco pulmonar foi alojado em uma câmara de perfusão (Xvivo Perfusion, Gotemburgo, Suécia) (Figura 1).

Figura 1 Pulmão de doador humano acondicionado na câmara ex vivo 

O sistema de perfusão consiste em um desoxigenador de membranas, trocador de calor, filtro de leucócitos e bomba centrífuga (Maquet, Toronto, Canadá), como mostrado na figura 2.

Figura 2 Esquema do sistema de perfusão pulmonar ex vivo 

Os pulmões são colocados dentro câmara ex vivo. O perfusado deixa os pulmões por meio da canulação do átrio esquerdo e entra no reservatório. Uma bomba centrífuga impulsiona o perfusato para o desoxigenador e trocador de calor, onde é desoxigenado e aquecido à normotermia. O perfusato, então, passa por um filtro de leucócitos, antes de retornar aos pulmões através da canulação feita na artéria pulmonar.

O sistema foi preenchido com 1,5L de solução de perfusão Steen Solution (Vitrolife), adicionada de 500mg de metilprednisolona, 500/500mg de cilastatina sódica + imipenen e heparina (3.000UI). O fluxo estabelecido foi de 40% do débito cardíaco, com ventilação com padrões fisiológicos: volume corrente (VC) de 6mL/kg, frequência respiratória de 7 ciclos/minuto, pressão expiratória final positiva de 5cmH2O e FiO2 de 21%. O aumento de fluxo, o reaquecimento e a ventilação seguiram o protocolo descrito por Cypel et al.(14)

O tempo programado de perfusão foi de 4 horas, com avaliação de parâmetros ventilatórios e gasométricos ao final de cada hora. Ao final da terceira hora, a perfusão foi interrompida nos órgãos em que não havia perspectiva de melhora na função pulmonar ou na mecânica ventilatória visando ao transplante do órgão. No momento da avaliação, o ventilador foi ajustado para VC de 10mL/kg de peso, frequência respiratória de 10 ciclos/minuto, pressão expiratória final positiva de 5cmH2O e FiO2 de 100%. Uma amostra do perfusato foi coletada da saída da veia pulmonar e da artéria pulmonar para a realização de gasometria, para obter os valores de pressão parcial de dióxido de carbono (PaCO2), pressão venosa mista de dióxido de carbono, PaO2, pressão venosa mista de oxigênio e níveis de lactato e glicose. Os parâmetros ventilatórios coletados foram pressão de pico, pressão de platô, pressão média de via aérea, complacência estática e VC. Foram monitorados também parâmetros de pressão média de artéria pulmonar e fluxo de perfusão.

Os dados foram apresentados como médias acompanhadas dos respectivos desvios padrão. A distribuição normal e a homogeneidade das variâncias foram avaliadas, respectivamente, com o teste de Shapiro-Wilk e com o teste de Levene. Para comparação das médias, foram utilizadas medidas repetidas de análise de variância (ANOVA) e o teste t de Student pareado. Quando foi necessário realizar comparações múltiplas de médias, foi utilizado o teste de Bonferroni. Foi considerada uma probabilidade de erro do tipo I (α) de 0,05 em todas as análises inferenciais. As análises estatísticas descritivas e inferenciais foram executadas com o software Statistical Package for the Social Sciences(SPSS) para Windows versão 21.

RESULTADOS

Foram incluídos neste estudo cinco blocos pulmonares provenientes de doadores com média de idade de 40 anos, sendo dois homens e três mulheres. Dos cinco pulmões captados, três foram rejeitados para o transplante convencional devido à gasometria arterial insatisfatória (PaO2 inferior a 300mmHg com FiO2 de 100%, e PEEP de 5cmH2O). Dois pulmões, embora com gasometrias satisfatórias, foram rejeitados devido à presença de pneumonia constatada na amostra tecidual em um caso, e infiltrado persistente após PPEV no outro. As principais causas de óbito foram: acidente vascular cerebral hemorrágico (três doadores) e hemorragia subaracnoide (dois doadores). A tabela 1 apresenta os dados demográficos e clínicos dos doadores.

Tabela 1 Características dos doadores selecionados 

Idade Sexo Causa mortis Dias em VM PaO2 final (mmHg)
43 Masculino Trauma crânio encefálico 2 182
44 Feminino Hemorragia subaracnóidea 5 428
27 Masculino Trauma crânio encefálico 5 502
46 Feminino Hemorragia subaracnóidea 4 205
50 Masculino Trauma crânio encefálico 4 330

VM: ventilação mecânica; PaO2: pressão parcial de oxigênio.

Durante a reperfusão, a PaO2 arterial (FiO2 100%) média dos pulmões não sofreu alteração significante (p=0,315). Na primeira hora, a PaO2 arterial média foi de 302,7mmHg (±127,66mmHg); na segunda hora, de 214,2mmHg (±94,12mmHg); na terceira hora, de 214,4mmHg (±99,70mmHg); e, na quarta hora, de 217,7mmHg (±73,93mmHg), como observado na figura 3.

Figura 3 Pressão de oxigênio arterial durante a perfusão pulmonar ex vivo 

Considerando os dados isolados de cada perfusão, em quatro casos os pulmões evoluíram com a diminuição da PaO2 ao longo do tempo e, em um caso, houve aumento da PaO2 (Tabela 2).

Tabela 2 Evolução isolada da pressão parcial de oxigênio (PaO2) arterial ao longo da perfusão 

PaO2 arterial (mmHg)
Caso Primeira hora Segunda hora Terceira hora Quarta hora
1 316,0 308,0 217,0 148,5
2 388,3 316,0 375,8 231,0
3 454,0 142,0 148,0 327,0
4 136,0 * 213,0 233,0
5 219,0 111,0 118,0 *

*Dados não coletados em decorrência de problemas de aferição do equipamento utilizado.

A capacidade de oxigenação, levando em consideração a PaO2 arterial e PaO2 venosa (ΔPO2), não apresentou diferença estatística entre os tempos estudados (p=0,116). Foi observada média de 196mmHg (±137,31mmHg), 78mmHg (±150,69mmHg), 78,8mmHg (±130,69mmHg) e 217,7mmHg (±97,19mmHg), respectivamente, durante as 4 horas de avaliação.

Os níveis plasmáticos de lactato e glicose se mantiveram estáveis ao longo da perfusão, sem diferença estatística na comparação entre os momentos estudados (p=0,216).

DISCUSSÃO

A utilização da perfusão multiórgãos foi proposta originalmente na década de 1930 por Carrel et al.,(19) e especificamente para pulmões na década de 1970 por Jirsch et al.(20) Em ambos os casos, o objetivo era de prolongar a preservação do órgão em casos de captação em longas distâncias. No entanto, naquela época, as dificuldades tecnológicas impediam a manutenção da integridade da barreira alvéolo capilar, levando à formação de edema e ao aumento da resistência vascular pulmonar durante o procedimento. Nos últimos anos, na tentativa de avaliar órgãos provenientes de doadores com parada circulatória, Steen et al.,(13,21) desenvolveram solução de perfusão (Steen Solution) visando otimizar a pressão coloidosmótica interna do órgão, além de fornecer os nutriente necessários para a perfusão por longos períodos.

O objetivo da PPEV é propiciar uma plataforma segura para avaliação detalhada de pulmões doados para transplante, mantendo o órgão em condições fisiológicas específicas e para o recondicionamento de órgãos inicialmente considerados inadequados para a realização do transplante. Desta forma, a PPEV pode ser aplicada em dois contextos distintos: para preservar e avaliar órgão de DPC, ou para recondicionar órgãos considerados limítrofes de DME ou de DPC.

No presente estudo, cinco pulmões foram submetidos à PPEV com Steen Solution. Os pulmões foram mantidos em perfusão ex vivo por 4 horas, e o estado fisiológico geral do órgão foi preservado. Apesar dos resultados serem positivos na preservação e avaliação dos órgãos, os pulmões utilizados neste protocolo eram provenientes de DME e considerados de alto risco − e, portanto, necessitavam de melhora funcional e redução de edema.

Os estudos de avaliação e preservação de órgãos, sem necessariamente promover recondicionamento, são especialmente importantes quando são utilizados DPC. Os primeiros protocolos desenvolvidos por Steen et al.,(13) avaliaram a função pulmonar de órgãos provenientes de DPC em curtos períodos de perfusão (60 minutos) seguida de transplante. Desde o primeiro transplante com DPC após o emprego da PPEV, em 2007, o número de transplantes com DPC aumentou exponencialmente, e em todos os casos a PPEV é empregada.(3,13,22,23) Os pulmões de DPC, em geral, são mais preservados, devido à ausência dos efeitos deletérios pulmonares da morte encefálica em relação aos pulmões de DME rejeitados para o transplante convencional e eleitos para PPEV. Alguns estudos apontam para resultados positivos no transplante com DPC, mesmo sem o emprego prévio da PPEV.(24)

A utilização da PPEV em protocolos de recondicionamento por período prolongado foi descrita em 2008 por Cypel et al.(25) Nosso protocolo utilizou a PPEV com as modificações na técnica sugeridas pelo grupo de Toronto. Utilizamos uma estratégia de ventilação e perfusão protetora, perfusato acelular (sem adição de concentrado de hemácias) e pressão do átrio esquerdo de 3 a 5mmHg. Tais modificações permitem a perfusão prolongada, definida aqui em 4 horas, necessária para o recondicionamento do órgão. No entanto os órgãos captados tinham grau elevado de comprometimento, em geral em detrimento do prolongado tempo em morte encefálica a que são expostos dentro da dinâmica atual do Sistema Único de Saúde (SUS), onde sabidamente o diagnóstico de morte encefálica é tardio, e a rotina de realização dos exames comprobatórios é lenta.

No Brasil, a técnica foi aplicada clinicamente no Instituto do Coração (Incor), em São Paulo (SP), com resultados semelhantes aos deste estudo.(4) Os pulmões avaliados permaneceram em condições fisiológicas de preservação; no entanto, o protocolo não foi efetivo para promover a melhora na função pulmonar, inviabilizando o transplante. Os autores atribuem o resultado à utilização de órgãos com lesões e alterações fisiológicas pronunciadas e ao número restrito (n=5) de perfusões realizadas. Tivemos, assim como a equipe do Incor, dificuldades na captação de órgão, pois mesmo utilizando critérios expandidos e mais permissivos para inclusão de doadores no estudo, ainda assim o número de captações foi baixo, em virtude das complicações que os doadores enfrentam no ambiente hospitalar durante períodos prolongados. O número de perfusões que realizamos também foi pequeno e pode se correlacionar aos achados. Levando em conta o prazo de importação e validade dos insumos adquiridos para a PPEV, o tempo que resta para inclusão de pulmões no estudo é pequeno, o que é agravado pela escassez de doadores. Atualmente, a maioria dos grupos que aplicam a técnica clinicamente aumentou o pool de doadores utilizando DPC, o que, no Brasil, ainda é inviável, devido à legislação vigente, que só permite a utilização de DME.

Atualmente, o emprego da PPEV para avaliação e recondicionamento de órgãos está em expansão. Uma série de ensaios clínicos está em andamento na Europa e Estados Unidos.(12) No entanto, a PPEV é efetiva para doadores com lesões menos pronunciadas que aquelas encontradas frequentemente em nossos doadores.

CONCLUSÃO

A perfusão pulmonar ex vivo foi reproduzida em nosso centro e garantiu a preservação de pulmões durante o período de estudo, que foi de 4 horas. No entanto, a técnica não promoveu melhora suficiente para indicação do órgão para o transplante.

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