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Die beschriebene Erfindung bezieht sich auf Lösungen zur Perfusion, Konservierung oder
Einlagerung und Reperfusion von Organen, einschliesslich ihrer Anwendung bei Herztransplanta- tionen. Sie bezieht sich ebenso auf eine Vorschrift zur Anwendung dieser Lösungen, die in unter- schiedlichen Phasen einer Transplantation angewendet werden
Einer der Hauptgründe fur das Scheitern von Herztransplantationen rührt von den Gefahren einer Schädigung, bis hin zur Nekrose, des Transplantates her Die Schädigungen manifestieren sich nach der Reoxygenisierung des transplantierten Organes und sind mit einer im allgemeinen verlängerten Ischämie zwischen dem Beginn der Explantation beim Spender und dem Ende der Implantation beim Empfänger eng verknüpft
Zum Beispiel gilt fur die Herztransplantation,
dass eine Ischämie von vier bis fünf Stunden die höchste noch tolerable Grenze darstellt und zahlreiche unerwartete Ereignisse nicht ausschliesst
Um dieses Risiko zu begrenzen, haben zahlreiche Autoren protektive Lösungen vorgeschlagen und verwendet. Dies gilt sowohl für die Perfusion von Organen, die entnommen werden sollen, als auch fur ihre Konservierung in Hypothermie und ihre Reperfusion anschliessend an die Transplan- tation
Beispiele für derartige Lösungen sind folgende Lösungen: - HTK von Bretschneider - Collins - ST Thomas - UW - Stanford.
Diese Lösungen zeigen jedoch nur in begrenztem Masse Vorzüge und bieten hochstens nur einen partiellen Schutz vor den Gefahren, die nach der Reperfusion auftreten und die zum Teil der metabolischen Entstehung von freien Sauerstoffradikalen in uberschüssigen Mengen zuge- schrieben werden, insbesondere anlasslich der Reoxygenisierung des ischämischen Organes
Die Gefahr der oxidativen Schädigung von Zellen und Membranen, die von der Produktion dieser Radikale herrührt, ist Thema mehrerer Studien im Bereich des Myokardschutzes durch Kardioplegie. Diese verschiedenen Arbeiten befürworteten die Einführung antioxydativer Substan- zen in die benutzten protektiven Lösungen Unterschiedliche Zusätze sind vorgeschlagen worden.
Solche Zusätze wie z B Deferoxamme, Allopurinol, Katalase, Peroxydase können der Produktion von freien Radikalen entgegenwirken, während andere wie z B die Superoxyd-Dismutase die Radikale zerstören können, und wieder andere wie z.B. das Vitamin E oder seine Äquivalente (Trolox) können die freien Radikale "neutralisieren"
Den letztgenannten Zusätzen gehören ebenso die Moleküle an, die Träger von Thiol-Gruppen sind, wie z B das N-Azetylcystein oder das Glutathion in seiner reduzierten Form (GSH), welches als Fänger (F piegeur, E scavenger) von freien Radikalen bezeichnet wurde Die Meinungen in der Literatur in Bezug auf die Bedeutung des Glutathion erscheinen gespalten Siehe folgende Veröffentlichungen :
- G W Standeven et al , J Thorac Cardiovasc
Surg 1979, 78,893-907, Cold-Blood potassium cardioplegia, - M Bemier et al , Reperfusion-induced Arrhythmias and Oxygen-derived Free Radicals,
Circulation Research, Vol. 58, no 3, März 1986, 331-340, - J C Chatham et al., Depletion of Myocardial Glutathione
Its effects on heart function and metabolism during ischaemia and reperfusion,
Cardiovascular Research, 1988, 22, 833-839, - A.
Blaustein et al., Myocardial Glutathione Depletion Impairs Recovery After Short Penods of Ischaemia, Circulation, Vol 80, No 5, November 1979, - Singh et al., Relation Between Myocardial Glutathione Content and Extent of Ischaemia -
Reperfusion Injury, Circulation, Vol 80, No. 6, Dezember 1989, 1795-1803, - W N Wicomb et al , Role of Glutathione in 24-hour Heart Storage by Microperfusion
Using a New Polyethylene Glycol Solution, J Mol Cell Cardiol 22 (Supplement V) 1990, p 82,
EMI1.1
J. Mol. Cell Cardiol. 1990 (Suppl V), 22.22 (Abair)
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Das Hinzufügen von N- Azetylcystein wurde von M.B Forman untersucht in: Glutathione Redox Pathway and Reperfusion Injury, Circulation, Vol 78, No. 1, Juli 1988,202-213.
Er weist daraufhin, dass eine Behandlung mit N-Acetylcystein (NAC) vor der Reperfusion die postischä- mische Erholung verbessern kann.
Im Rahmen des kardioplegischen Schutzes erscheint die Anwendung von Substanzen inte- ressant, die der Produktion oder der Wirkung von freien Radikalen im Myokard entgegenwirken Die Wahl der Substanz und die Modalitäten der Anwendung liegen nicht offen zutage, und der Zusatz dieser Substanzen, einschliesslich des Glutathions, zu den Perfusionslösungen und zu den Lösungen zur myokardialen Reperfusion führten in der täglichen klinischen Anwendung nicht zu klaren Ergebnissen.
PH Menasche et al schlussfolgern jedoch in ihrem Artikel (Piegeurs de Radicaux Libres dans
EMI2.1
747-452), dass der Erhalt der linken Ventrikulärfunktion durch eine kardioplegische Lösung postischämisch signifikant verbessert werden konnte, wenn der Losung Antioxydantien hinzugefugt wurden, die die Bildung von freien Radikalen verhindern oder diese zerstören oder neutralisieren.
Andererseits konnte keine herausstechende Wahl für das effektivste Antioxydans unter den zahlreichen Kandidaten, darunter die Superoxyd-Dismutase (SOD), die Peroxydase und das Glutathion, getroffen werden, ganz zu schweigen von den Sekundäreffekten und möglicherweise toxischen Effekten Dies ist um so mehr der Fall, bewegt man sich von dem Gebiet der Kardioplegie, bei der nur eine relativ kurze Ischämiedauer zulässig ist, in den Bereich der Transplantationen. Hier bot die Literatur keinen realistischerweise nutzbaren Hinweis auf die Wahl und die Bedingungen einer Anwendung realistischerweise wirksamer, schützender Lösungen.
Ph Menache et al. beschreiben in der BE-A-009101067 Lösungen zur Perfusion und zur Konservierung und/oder zur Reperfusion von Organen, das Herz eingeschlossen, die zum einen durch die Zugabe von mindestens einem Antioxydans charakterisiert werden Dies können insbe- sondere Fanger von freien Sauerstoffradikalen sein, z. B. das Glutathion in seiner reduzierten Form, oder ein Analogon wie etwa das N-Acetylcystein.
Zum zweiten werden die Lösungen dadurch charakterisiert, dass der Sauerstoffpartialdruck Null ist oder stark abgesenkt ist, und dass dieser bis zum Einsatz präzise im Bereich des abgesenkten Wertes gehalten wird
Dennoch eignen sich die verschiedenen bekannten Lösungen nur schlecht für den gleich- zeitigen Gebrauch für die Perfusion und die Einlagerung und fur die Reperfusion, so dass die chirurgischen Teams in der Praxis gezwungen sind, zumindest zwei verschiedene Lösungen zu verwenden, eine für die Perfusion und die anschliessende Einlagerung des explantierten Organs, und die andere für die Reperfusion des Organs im Verlauf der Implantation.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Probleme zu losen, und eine protektive Lösung zu stellen, die in bezug auf die chirurgischen Massnahmen und insbesondere in bezug auf die Transplantation für den Erhalt des Organes bemerkenswert effektiv ist Die in Betracht gezogenen Organe umfassen das Herz genauso wie die anderen Organe, insbesondere die Leber, die Lunge und die Nieren.
Die vorliegende Erfindung hat somit als Ziel, eine einzige, also universelle Lösung für die Perfusion, Einlagerung und Reperfusion zur Verfügung zu stellen Die Lösung hat im Detail die folgende Zusammensetzung
EMI2.2
<tb> Substanz; <SEP> (z. <SEP> B. <SEP> Beutel <SEP> Konzentration
<tb>
<tb> ä <SEP> 11 <SEP> od <SEP> 21) <SEP> g/l <SEP> mmolll
<tb>
<tb>
<tb> K+ <SEP> 15 <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb> Na+ <SEP> 100 <SEP> 10% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Mg++ <SEP> 13 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb> Ca++ <SEP> 0,25 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb> Chloride <SEP> 41,5 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> CaCI2 <SEP> .
<SEP> .2H2O <SEP> 0,037
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> KCI <SEP> 1,118 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> MgCI2 <SEP> 2,642
<tb>
<tb>
<tb> Histidin <SEP> (Base) <SEP> 4,650 <SEP> 30 <SEP> 10% <SEP>
<tb>
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EMI3.1
<tb> Substanz <SEP> : <SEP> (z.B <SEP> Beutel <SEP> Konzentration-
<tb>
<tb> ä <SEP> 11 <SEP> od <SEP> 21) <SEP> g/l <SEP> mmol/l
<tb>
<tb> Mannitol <SEP> 10,930 <SEP> 60 <SEP> 5%
<tb> Lactobionate <SEP> (Säure) <SEP> 28,664 <SEP> 80 <SEP> 5% <SEP>
<tb>
<tb> Glutamat <SEP> (Säure) <SEP> 2,942 <SEP> 20 <SEP> 10% <SEP>
<tb>
Wasser (die Menge für einen Liter, eingestellt auf einen pH-Wert von 7,30 0,10 bei + 20 C)
EMI3.2
3 mmol/l, wobei das reduzierte Glutathion oder das Äquivalent in einer Lösung mit niedrigem oder fehlendem Sauerstoffpartialdruck enthalten ist.
Diese Lösung kann in jeder der Transplantationsphasen verwendet werden, z.B in der Eigen- schaft einer kardioplegischen Löschung, um die Herztätigkeit des Spenderherzens zu stoppen, in der Eigenschaft einer Löschung zur Einlagerung des Organes für den Transport und zur hypothermischen Aufbewahrung des Organes während der Reimplantation. Sie kann in Form einer kolloidalen Lösung als auch in einer mit Blut verdünnten Form benutzt werden, sofern dies bevorzugt ist.
In dieser Lösung wird eine Überladung der Zellen mit Calcium durch folgende Mechanismen verhindert. Erstens wird Glutamat zugesetzt, das die Aktivierung von ATP unter anaeroben Bedingungen ermöglicht, zweitens reduziert die niedrige Ca-Konzentration den Calciumaustausch, der auf passiver Diffusion beruht, drittens begrenzt die erhöhte Na-Konzentration den Austausch von Natrium gegen Calcium, viertens begrenzt die niedrige Kaliumkonzentration sowie der Gehalt
EMI3.3
Diese ionische Zusammensetzung nach der Art der extrazellulären Flüssigkeit wird erst durch die gleichzeitige Anwesenheit wirksamer zellwandundurchlässiger Substanzen möglich. Das Mannitol besitzt die duale Fähigkeit, sich wie ein osmotisches Agens zu verhalten, und als Fänger freier Radikale zu dienen Das Lactobionat gewährleistet eine wirksamere Vorbeugung vor zellulärer Anschwellung als das Mannitol allein und die Gesamtkonzentration der undurchlässigen Substan- zen entspricht der der intrazellulären Proteine und nicht austauschbaren Anionen, die einen Druck von aussen gegenüber dem Inneren der Zellen aufbauen Lactobionat ist ein Salz der Lactobion- Säure, welches die 4-(#
-D-Glucon-Säure ist
Der pH-Wert wird bevorzugt schwach sauer gehalten (7,20 - 7,40), da sich herausgestellt hat, dass dieser Wert ebenfalls die Verhinderung einer zellulären Calciumüberfrachtung begünstigt, und zudem noch, im Gegensatz zu mehr alkalischen Werten, er den Schutz der Zellen während der hypothermen Ischämiephase begünstigt Es ist von Vorteil, die Lösung mit Histidin zu puffern, da sich herausgestellt hat, dass im Vergleich zu den beim Menschen eingesetzten Puffern Histidin der einzige ist, der tatsächlich bei niedrigen Temperaturen effektiv wirkt
Selbstverständlich können die verschiedenen Zusätze der Lösung durch Äquivalente ersetzt werden unter der Bedingung, dass diese praktisch die gleichen Funktionen gewährleisten
Zu den Äquivalenten des Glutathions im reduzierten Zustand (GSH) zählt man die Vorstufen oder verwandte Substanzen,
seine Analoga, insbesondere den Glutathion-Monoester und das N-Acetylcystein. Es können hingegen auch andere Zusätze mit Thiolgruppeneigenschaften verwendet werden, sofern diese die gleichen Eigenschaften aufweisen.
Die Lösungen,, die dieser Erfindung entsprechen, können gelagert werden, sofern ein eindeutiger und für die Anwendung bereiter Ansatz befolgt wird und in der Lösung samtlicher Zusätze der Lösung gleichzeitig enthalten sind
In diesem Fall und entsprechend dieser Erfindung konnen diese Lösungen als einsatzbereite Zubereitung vorliegen und unter Luftsauerstoffabschluss konserviert sein. Sie können z. B. in einer entgasten Lösung angesetzt sein, bevorzugt in einer rein stickstoffhaltigen Umgebung. Die Einlagerung und Konservierung der Lösungen erfolgt nach der Erfindung in luftundurchlässigen Behältnissen, wie etwa in Flaschen oder bevorzugterweise in Beuteln aus luftundurchlässigem Plastik, z.B. Plastikbeutel mit geschichtetem Aufbau wie sie an und für sich gebräuchlich sind.
In einer anderen Form der Umsetzung der Erfindung hingegen kann die Lösung nach der Erfindung in Form zweier getrennter Lösungen vorliegen, nämlich so, dass die eine Lösung das reduzierte Glutathion (sie ist unter Sauerstoffausschluss zubereitet und konserviert, z. B. in einer
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Spritze) und die andere Lösung die anderen Zusätze enthält Diese braucht hingegen nicht notwendigerweise unter Sauerstoffabschluss konserviert zu sein und kann in gebräuchlichen Beuteln enthalten sein
Die Lösung, die das reduzierte Glutathion (GSH) enthält, kann z B. folgende Zusammen- setzung (für einen Liter) haben:
reduziertes Glutathion (GSH) 185,4 g/l600 ¯ 10% mmol/l
Histidin 4,65 g/l 30 10% mmolll
In dieser Variante wird die Lösung vorzugsweise in Form eines Kits angeboten, das sich wie folgt zusammensetzt - eine Lösung enthält die verschiedenen Anionen und Kationen, das Mannitol, das
Lactobionate, das Glutamat und bevorzugt auch das Histidin in einem Beutel oder einem anderen Behältnis, z B. in einem Beutel zu zwei Litern, -eine Lösung, die in einer luftsauerstoffundurchlässigen eine Injektionsspritze enthalten ist, und die das reduzierte Glutathion oder ein Analogon enthält, und vorzugsweise zusätzlich das Histidin in der gleichen Konzentration enthält, - und Anweisungen, um zur Zeit der Anwendung die Mischung sicherzustellen bzw.
die
Injektion der getrennten Lösung, die das Glutathion enthält, in die Lösung, die die anderen Zusätze enthält
In diesem letzten Fall, d. h falls die Lösung, die anderen Zusätze enthält, nicht selbst einen niedrigen oder fehlenden Sauerstoffpartialdruck aufweist, muss ein Hinweis klarlegen, dass die endgültige Lösung, die jetzt für die Anwendung zur Verfügung steht, spätestens nach einer kurzen Zeitverzögerung von wenigen Stunden (z B. drei bis vier Stunden) verwendet werden muss.
Es ist vorteilhaft, dass die die Lösungen entsprechend dieser Erfindung neben dem reduzierten Glutathion noch einen weiteren Zusatz mitführen können, der der Bildung von Radikalen entgegenwirken soll, so wie etwa die Chelatbildner fur Metalle, insbesondere das Deforoxamine (DCI).
Unter einer reduzierten Sauerstoffkonzentration nach der Erfindung versteht man bevorzugt eine maximale Sauerstoffkonzentration, die unterhalb von 0,1 ppm liegt
Als beispielshaften Ansatz einer Lösung nach dieser Erfindung bereitet man in einer wässrigen, pyrogenfreien und sterilen Umgebung, bevorzugt entgast, eine Zusammensetzung, die die folgende Zusammensetzung aufweist
EMI4.1
<tb> Substanz:
<SEP> Konzentration:
<tb>
<tb> g/l <SEP> mmoVLiter
<tb> K+ <SEP> 15
<tb>
<tb>
<tb> Na+ <SEP> 100
<tb>
<tb> Mg++ <SEP> 13
<tb>
<tb> Ca++ <SEP> 0,25
<tb>
<tb> Chloride <SEP> 41,5
<tb>
EMI4.2
EMI4.3
<tb> - <SEP> KCI <SEP> 1,118
<tb>
<tb> - <SEP> MgCI2 <SEP> 2,642
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Histidin <SEP> (Base) <SEP> 4,650 <SEP> 30
<tb>
<tb>
<tb> Mannitol <SEP> 10,930 <SEP> 60
<tb>
<tb>
<tb> Lactobionate <SEP> (Säure) <SEP> 28,664 <SEP> 80
<tb>
<tb>
<tb> Glutamat <SEP> (Säure) <SEP> 2,942 <SEP> 20
<tb>
Wasser (Menge fur einen Liter, eingestellt auf einen pH-Wert von 7,30) theoretische Osmolalität- 360 mOsmlkg.
In einer wässrigen, pyrogenfreien, sterilen entgasten Lösung und unter Sauerstoffabschluss setzt man eine Lösung mit folgender Zusammensetzung an (fur einen Liter):
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EMI5.1
<tb> Substanz- <SEP> Konzentration
<tb>
<tb> g/l <SEP> mmolll
<tb>
<tb> Gluthation <SEP> (red <SEP> (GSH)) <SEP> 185,4 <SEP> 600
<tb> Histidin <SEP> 4,65 <SEP> 30
<tb>
Diese Lösung wird in Spitzen unter Ausschluss von Luftsauerstoff bereitet und enthält 10 ml Lösung fur einen Beutel mit zwei Litern Inhalt oder 5 ml für einen 1 1-Beutel
Diese Komponenten können auch als Gesamtheit in Form eines Kits angeboten werden, der zum einen eine Lösung in einem 21-Beutel und zum zweiten eine Spritze mit 10 ml Inhalt umfasst.
Für die Anwendung injiziert man den Inhalt der Spritze in den Beutel, so dass der Spritzeninhalt in dem Beutel verdünnt wird und man eine Konzentration reduzierten Glutathions in der Grössen- ordnung von 3 mmolll erhält
Wir die Lösung derart vorbereitet, kann sie schnell verwendet werden, um die Perfusion der zu explantierenden Organe sicherzustellen, um den Herzstillstand einzuleiten Für die Konservierung des Organes wird eine ausreichende Menge der gleichen Lösung, die auf die gleiche Art und Weise bereitet wurde, verwendet
Zum Zeitpunkt der Implantation bedient man sich für die Schitte der Reperfusion wieder der gleichen Lösung, wobei die Lösung günstigenfalls mit dem Blut des Patienten vermischt wird
PATENTANSPRÜCHE:
1.
Universelle Lösung zur Perfusion, Einlagerung und Reperfusion von Organen, gekenn- zeichnet durch die folgende Zusammensetzung
EMI5.2
<tb> Substanz <SEP> (z <SEP> B. <SEP> Beutel <SEP> Konzentration
<tb>
<tb> ä <SEP> 11 <SEP> od <SEP> 21) <SEP> g/l <SEP> mmot/l
<tb> K+ <SEP> 15 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb> Na+ <SEP> 100 <SEP> ¯ <SEP> 10%
<tb>
<tb> Mg++ <SEP> 13 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb> Ca++ <SEP> 0,25 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb> Chloride <SEP> 41,5 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
EMI5.3
EMI5.4
<tb> KCI <SEP> 1,118 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb> MgCI2 <SEP> 2,642
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Histidin <SEP> (Base) <SEP> 4,650 <SEP> 30 <SEP> 10% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Mannitol <SEP> 10,930 <SEP> 60 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Lactobionate <SEP> (Säure) <SEP> 28,664 <SEP> 80 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb> Glutamat <SEP> (Säure) <SEP> 2,
942 <SEP> 20 <SEP> 10%
<tb>
Wasser (Menge für einen Liter eingestellt auf einen pH-Wert von 7,30 0,10 bei 20 C) theoretische Osmolalität 360 mOsmlkg reduziertes Glutathion (GSH) oder ein Äquivalent 0,5 bis 10 mmolll, vorzugsweise
3 mmol/l, wobei das reduzierte Glutathion oder das Äquivalent in einer Lösung mit niedrigem oder fehlendem Sauerstoffpartialdruck enthalten ist.
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The described invention relates to solutions for perfusion, preservation or
Storage and reperfusion of organs, including their use in heart transplants. It also relates to a regulation for the use of these solutions, which are used in different phases of a transplant
One of the main reasons for the failure of heart transplantation stems from the dangers of damage, up to necrosis, of the transplant. The damage manifests itself after the re-oxygenation of the transplanted organ and is generally prolonged ischemia between the start of the explantation at the donor and the End of implantation closely linked at the recipient
For example, for heart transplantation,
that ischemia of four to five hours is the highest still tolerable limit and does not rule out numerous unexpected events
To limit this risk, numerous authors have proposed and used protective solutions. This applies both to the perfusion of organs that are to be removed, as well as to their preservation in hypothermia and their reperfusion after the transplantation
Examples of such solutions are the following solutions: - HTK from Bretschneider - Collins - ST Thomas - UW - Stanford.
However, these solutions show only limited advantages and at most offer only partial protection against the dangers that arise after reperfusion and which are partly attributed to the metabolic generation of free oxygen radicals in excess amounts, especially on the occasion of the reoxygenation of the ischemic organ
The risk of oxidative damage to cells and membranes resulting from the production of these radicals has been the subject of several studies in the area of myocardial protection by cardioplegia. This various work advocated the introduction of antioxidant substances into the protective solutions used. Different additives have been proposed.
Additives such as Deferoxamme, Allopurinol, Katalase, Peroxidase can counteract the production of free radicals, while others such as Superoxid-Dismutase can destroy the radicals, and still others such as e.g. Vitamin E or its equivalents (Trolox) can "neutralize" the free radicals
The latter additives also include the molecules that carry thiol groups, such as N-acetylcysteine or glutathione in its reduced form (GSH), which has been designated as a free radical scavenger (piecer, scavenger) Opinions in the literature regarding the meaning of glutathione appear split See the following publications:
G W Standeven et al, J Thorac Cardiovasc
Surg 1979, 78, 893-907, Cold-Blood potassium cardioplegia, - M Bemier et al, Reperfusion-induced Arrhythmias and Oxygen-derived Free Radicals,
Circulation Research, Vol. 58, no 3, March 1986, 331-340, JC Chatham et al., Depletion of Myocardial Glutathione
Its effects on heart function and metabolism during ischaemia and reperfusion,
Cardiovascular Research, 1988, 22, 833-839, A.
Blaustein et al., Myocardial Glutathione Depletion Impairs Recovery After Short Penods of Ischaemia, Circulation, Vol 80, No 5, November 1979, - Singh et al., Relation Between Myocardial Glutathione Content and Extent of Ischaemia -
Reperfusion Injury, Circulation, Vol 80, No. 6, December 1989, 1795-1803, W N Wicomb et al, Role of Glutathione in 24-hour Heart Storage by Microperfusion
Using a New Polyethylene Glycol Solution, J Mol Cell Cardiol 22 (Supplement V) 1990, p 82,
EMI1.1
J. Mol. Cell Cardiol. 1990 (Suppl V), 22.22 (Abair)
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The addition of N-acetylcysteine was examined by M.B Forman in: Glutathione Redox Pathway and Reperfusion Injury, Circulation, Vol 78, No. July 1, 1988, 202-213.
He points out that treatment with N-acetylcysteine (NAC) before reperfusion can improve post-ischemic recovery.
In the context of cardioplegic protection, the use of substances which counteract the production or the action of free radicals in the myocardium appears to be interesting. The choice of substance and the modalities of use are not obvious, and the addition of these substances, including glutathione, the perfusion solutions and the solutions for myocardial reperfusion did not lead to clear results in daily clinical use.
However, PH Menasche et al conclude in their article (Piegeurs de Radicaux Libres dans
EMI2.1
747-452) that the preservation of the left ventricular function by a cardioplegic solution could be significantly improved post-ischemically if antioxidants were added to the solution, which prevent the formation of free radicals or destroy or neutralize them.
On the other hand, no prominent choice for the most effective antioxidant among the numerous candidates, including superoxide dismutase (SOD), peroxidase and glutathione, could be made, not to mention the secondary effects and possibly toxic effects. This is all the more the case, one moves from the area of cardioplegia, where only a relatively short period of ischemia is permitted, to the area of the transplants. Here, the literature did not provide a realistically useful indication of the choice and conditions of using realistically effective, protective solutions.
Ph Menache et al. describe in BE-A-009101067 solutions for perfusion and for the preservation and / or for reperfusion of organs, including the heart, which are characterized on the one hand by the addition of at least one antioxidant. These can in particular be scavengers of free oxygen radicals, eg . B. glutathione in its reduced form, or an analogue such as N-acetylcysteine.
Secondly, the solutions are characterized by the fact that the oxygen partial pressure is zero or greatly reduced, and that it is kept precisely in the range of the reduced value until use
However, the various known solutions are poorly suited for simultaneous use for perfusion and storage and for reperfusion, so that in practice surgical teams are forced to use at least two different solutions, one for perfusion and the other subsequent storage of the explanted organ, and the other for reperfusion of the organ in the course of the implantation.
The present invention aims to solve these problems and to provide a protective solution which is remarkably effective with respect to the surgical measures and in particular with regard to the transplant for the preservation of the organ. The organs under consideration include the heart as well like the other organs, especially the liver, lungs and kidneys.
The aim of the present invention is therefore to provide a single, that is to say universal, solution for perfusion, storage and reperfusion. The solution has the following composition in detail
EMI2.2
<tb> substance; <SEP> (e.g. <SEP> B. <SEP> bag <SEP> concentration
<tb>
<tb> ä <SEP> 11 <SEP> or <SEP> 21) <SEP> g / l <SEP> mmolll
<tb>
<tb>
<tb> K + <SEP> 15 <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb> Na + <SEP> 100 <SEP> 10% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Mg ++ <SEP> 13 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb> Ca ++ <SEP> 0.25 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb> Chloride <SEP> 41.5 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> CaCI2 <SEP>.
<SEP> .2H2O <SEP> 0.037
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> KCI <SEP> 1,118 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> MgCI2 <SEP> 2,642
<tb>
<tb>
<tb> histidine <SEP> (base) <SEP> 4,650 <SEP> 30 <SEP> 10% <SEP>
<tb>
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EMI3.1
<tb> substance <SEP>: <SEP> (e.g. <SEP> bag <SEP> concentration-
<tb>
<tb> ä <SEP> 11 <SEP> or <SEP> 21) <SEP> g / l <SEP> mmol / l
<tb>
<tb> Mannitol <SEP> 10.930 <SEP> 60 <SEP> 5%
<tb> Lactobionate <SEP> (acid) <SEP> 28.664 <SEP> 80 <SEP> 5% <SEP>
<tb>
<tb> Glutamate <SEP> (acid) <SEP> 2,942 <SEP> 20 <SEP> 10% <SEP>
<tb>
Water (the amount for one liter, adjusted to pH 7.30 0.10 at + 20 C)
EMI3.2
3 mmol / l, the reduced glutathione or the equivalent being contained in a solution with low or no oxygen partial pressure.
This solution can be used in any of the transplant phases, for example, as a cardioplegic quench to stop the donor heart from working, as a quench to store the organ for transport, and to keep the organ hypothermic during reimplantation. It can be used in the form of a colloidal solution as well as in a form diluted with blood, if preferred.
In this solution, the cells are prevented from being overloaded with calcium by the following mechanisms. Firstly, glutamate is added, which enables the activation of ATP under anaerobic conditions, secondly, the low Ca concentration reduces the calcium exchange, which is based on passive diffusion, thirdly, the increased Na concentration limits the exchange of sodium for calcium, fourthly, the low potassium concentration as well as the salary
EMI3.3
This ionic composition according to the type of extracellular fluid is only possible through the simultaneous presence of effective cell wall-impermeable substances. Mannitol has the dual ability to act like an osmotic agent and act as a free radical scavenger. Lactobionate provides more effective prevention of cellular swelling than mannitol alone, and the total concentration of impervious substances is that of intracellular proteins and not exchangeable anions, which build up pressure from the outside towards the inside of the cells Lactobionate is a salt of lactobionic acid, which the 4 - (?
-D-gluconic acid is
The pH value is preferably kept slightly acidic (7.20 - 7.40), since it has been found that this value also favors the prevention of cellular calcium overload and, moreover, in contrast to more alkaline values, it protects the Cells favored during the hypothermic ischemia phase It is advantageous to buffer the solution with histidine, since it has been found that compared to the buffers used in humans, histidine is the only one that actually works effectively at low temperatures
Of course, the various additions to the solution can be replaced by equivalents, provided that they guarantee practically the same functions
Equivalents of reduced glutathione (GSH) include precursors or related substances,
its analogues, especially the glutathione monoester and the N-acetylcysteine. However, other additives with thiol group properties can also be used, provided they have the same properties.
The solutions that correspond to this invention can be stored provided a clear and ready-to-use approach is followed and all of the solution's additives are included in the solution at the same time
In this case and in accordance with this invention, these solutions can be present as a ready-to-use preparation and can be preserved with the exclusion of atmospheric oxygen. You can e.g. B. be prepared in a degassed solution, preferably in a purely nitrogen-containing environment. According to the invention, the solutions are stored and preserved in airtight containers, such as in bottles or, preferably, in bags made of airtight plastic, e.g. Plastic bags with a layered structure as they are used in and of themselves.
In another form of implementation of the invention, however, the solution according to the invention can be in the form of two separate solutions, namely such that one solution is the reduced glutathione (it is prepared and preserved with the exclusion of oxygen, for example in one
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Syringe) and the other solution containing the other additives. However, this does not necessarily have to be preserved with the exclusion of oxygen and can be contained in common bags
The solution containing the reduced glutathione (GSH) can, for example, have the following composition (for one liter):
reduced glutathione (GSH) 185.4 g / l600 ¯ 10% mmol / l
Histidine 4.65 g / l 30 10% mmolll
In this variant, the solution is preferably offered in the form of a kit, which is composed as follows - a solution contains the various anions and cations, the mannitol, the
Lactobionate, the glutamate and preferably also the histidine in a bag or other container, for example in a two liter bag, a solution which is contained in an air-impermeable injection syringe and which contains the reduced glutathione or an analogue, and preferably additionally contains the histidine in the same concentration, - and instructions to ensure the mixture at the time of use or
the
Injection of the separated solution containing the glutathione into the solution containing the other additives
In this latter case, i. h If the solution containing other additives does not itself have a low or no oxygen partial pressure, a note must clarify that the final solution, which is now available for the application, at the latest after a short time delay of a few hours (e.g. three to four hours).
It is advantageous that the solutions according to this invention can carry along with the reduced glutathione another additive which is supposed to counteract the formation of radicals, such as the chelating agents for metals, in particular the deforoxamine (DCI).
A reduced oxygen concentration according to the invention is preferably understood to mean a maximum oxygen concentration which is below 0.1 ppm
As an exemplary approach to a solution according to this invention, a composition having the following composition is prepared in an aqueous, pyrogen-free and sterile environment, preferably degassed
EMI4.1
<tb> substance:
<SEP> concentration:
<tb>
<tb> g / l <SEP> mmoVLiter
<tb> K + <SEP> 15
<tb>
<tb>
<tb> Na + <SEP> 100
<tb>
<tb> Mg ++ <SEP> 13
<tb>
<tb> Ca ++ <SEP> 0.25
<tb>
<tb> Chloride <SEP> 41.5
<tb>
EMI4.2
EMI4.3
<tb> - <SEP> KCI <SEP> 1,118
<tb>
<tb> - <SEP> MgCI2 <SEP> 2,642
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> histidine <SEP> (base) <SEP> 4,650 <SEP> 30
<tb>
<tb>
<tb> Mannitol <SEP> 10.930 <SEP> 60
<tb>
<tb>
<tb> Lactobionate <SEP> (acid) <SEP> 28.664 <SEP> 80
<tb>
<tb>
<tb> Glutamate <SEP> (acid) <SEP> 2,942 <SEP> 20
<tb>
Water (amount for one liter, adjusted to pH 7.30) theoretical osmolality - 360 mOsmlkg.
In an aqueous, pyrogen-free, sterile degassed solution and with exclusion of oxygen, a solution with the following composition is prepared (for one liter):
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
<tb> substance- <SEP> concentration
<tb>
<tb> g / l <SEP> mmolll
<tb>
<tb> Glutation <SEP> (red <SEP> (GSH)) <SEP> 185.4 <SEP> 600
<tb> histidine <SEP> 4.65 <SEP> 30
<tb>
This solution is prepared in peaks in the absence of atmospheric oxygen and contains 10 ml of solution for a bag with two liters or 5 ml for a 1 liter bag
These components can also be offered as a whole in the form of a kit, which comprises a solution in a 21-bag on the one hand and a syringe with 10 ml content on the other.
For the application, the contents of the syringe are injected into the bag so that the contents of the syringe in the bag are diluted and a concentration of reduced glutathione of the order of 3 mmolll is obtained
If the solution is prepared in this way, it can be used quickly to ensure the perfusion of the organs to be explanted in order to initiate cardiac arrest. A sufficient amount of the same solution, which was prepared in the same way, is used to preserve the organ
At the time of implantation, the same solution is used again for the reperfusion sections, the solution being, if possible, mixed with the patient's blood
PATENT CLAIMS:
1.
Universal solution for perfusion, storage and reperfusion of organs, characterized by the following composition
EMI5.2
<tb> substance <SEP> (e.g. <SEP> B. <SEP> sachet <SEP> concentration
<tb>
<tb> ä <SEP> 11 <SEP> or <SEP> 21) <SEP> g / l <SEP> mmot / l
<tb> K + <SEP> 15 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb> Na + <SEP> 100 <SEP> ¯ <SEP> 10%
<tb>
<tb> Mg ++ <SEP> 13 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb> Ca ++ <SEP> 0.25 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb> Chloride <SEP> 41.5 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
EMI5.3
EMI5.4
<tb> KCI <SEP> 1,118 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb> MgCI2 <SEP> 2,642
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> histidine <SEP> (base) <SEP> 4,650 <SEP> 30 <SEP> 10% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Mannitol <SEP> 10.930 <SEP> 60 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Lactobionate <SEP> (acid) <SEP> 28.664 <SEP> 80 <SEP> ¯ <SEP> 5%
<tb>
<tb>
<tb> glutamate <SEP> (acid) <SEP> 2,
942 <SEP> 20 <SEP> 10%
<tb>
Water (amount for one liter adjusted to a pH of 7.30 0.10 at 20 C) theoretical osmolality 360 mOsmlkg reduced glutathione (GSH) or an equivalent of 0.5 to 10 mmolll, preferably
3 mmol / l, the reduced glutathione or the equivalent being contained in a solution with low or no oxygen partial pressure.