CN103596426B - 器官保存组合物及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及组合物用于在供体脑死亡后的捐赠或供体心脏死亡后的捐赠中保存器官的用途,所述组合物包含环节动物的至少一种珠蛋白、一种珠蛋白原体或一种细胞外血红蛋白、稳定溶液和/或保存器官的溶液,所述组合物的温度为0℃至37℃。本发明还涉及使用常温ECMO或双气囊三腔导管技术或任何其他类似技术在供体脑死亡后的捐赠或供体心脏死亡后的捐赠中原位保存器官的方法。

Description

器官保存组合物及其用途
本发明涉及组合物用于原位保存在供体脑死亡后的捐赠或供体心脏死亡后的捐赠中的至少一个器官的用途,所述组合物包含环节动物的至少一种珠蛋白、一种珠蛋白原体或一种细胞外血红蛋白、稳定溶液和/或临床使用的器官保存溶液,所述组合物的温度为0℃至37℃。
器官捐赠是出于治疗器官严重受损的患者(称为受体)的目的从人体(称为供体)采集器官。
这种捐赠的困难之一在于所述器官的保存时间。事实上,在正常体温(37℃)下从供体采集之前和/或之后,器官经历了热缺血时期,即所述器官不再被供体的血液灌注且尚未冷藏的时期。它迅速恶化,并不再被供给氧气。当所述器官保存于低温(即在大约4℃)下时,用于确保随后所述移植器官功能恢复的可接受时间随各个器官而变化。例如,对于心脏或肺其为约4至6小时、对于肝脏为8至12小时、对于肾脏为24至48小时、而对于胰腺或小肠为8至10小时。因此,移植必须在明确限定的时间内进行以确保维持器官功能性。
此外,低温是储存必不可少的组成部分。一旦所述移植器官被移除,就要将其立即冷却,以便迅速使其温度从37℃降至4℃;对此,按照保证无菌条件通过血管用保存溶液冲洗所述器官,然后将其简单地浸没于通过碎冰保持在低温下的该保存溶液中。组织温度的降低导致细胞代谢的降低,即对细胞生存力所需的催化酶活性的减慢,然而并没有使其停止(BelzerF.O.,SouthardJ.H.Principlesofsolid-organperservationbcoldstorage.Transplantation1988;45(4):673-676.)。置于4℃下的移植器官的代谢降低了大约85%。因此,低温使得可能对抗由血液循环停滞引发的氧缺乏和营养缺乏的有害影响,并推迟导致组织坏死的细胞死亡。
面对捐献的短缺,在较长的时间内保存移植器官及其氧合作用是必不可少的当务之急;这允许保持器官的质量,延长器官的生存时间,并因此实现成功的移植。事实上,尽管保存于4℃的移植器官的代谢降低,它仍然需要氧气,如所有需氧组织。
此外,如今可用的大多数血液替代品,例如全氟碳(PFC)、HBOC或人体血液能够使器官发生氧合作用,但只是不能在任何温度下使用。特别地,它们在4℃下不起作用或不稳定。此外,PFC不是氧转运体,而是根据氧分压能够溶解大量氧的溶质。所以,不能简单地使用他们,因而可能产生氧化应激问题。
令人惊讶的是,本发明人现已发现,在供体脑死亡后的捐赠或供体心脏死亡后的捐赠中,施用(优选通过体内注射)特定组合物(所述组合物的温度为0℃至37℃)使得在最佳条件下保存和氧合所述供体器官以便在从所述供体采集之前维持他们的功能是可能的。所述特定组合物包含环节动物的细胞外血红蛋白,稳定溶液和/或器官保存溶液。所述组合物的原位施用使得在采集器官之前,在最优条件下维持它们的功能,以及冷却所述器官或在0℃至37℃之间的任何温度下,优选正常体温下保存它们是可能的。根据本发明的组合物(其含有氧转运体)还使得在供体内有效地原位氧合所述器官并确保其质量是可能的。最后,根据本发明的组合物在4℃和37℃下都是稳定的和具有功能的。
因此,本发明的主题涉及组合物用于在供体脑死亡后的捐赠或供体心脏死亡后的捐赠中保存器官的用途,所述组合物包含环节动物的至少一种珠蛋白、一种珠蛋白原体或一种细胞外血红蛋白、稳定溶液和/或器官保存溶液,所述组合物的温度为0℃至37℃。因此,所述器官的保存直接在死亡的供体内原位进行。根据本发明的组合物可以在供体体内直接灌注以等待采集各种移植器官(心脏、肺、肝脏、肾脏、胰腺、小肠、角膜等)。
本发明的主题还涉及组合物用于制备在供体脑死亡后的捐赠或供体心脏死亡后的捐赠中保存至少一种器官的药物组合物的用途,所述组合物包含环节动物的至少一种珠蛋白、一种珠蛋白原体或一种细胞外血红蛋白、稳定溶液和/或器官保存溶液,所述组合物的温度为0℃至37℃。本发明的主题还涉及用于在供体脑死亡后的捐赠或供体心脏死亡后的捐赠中保存至少一个器官的组合物,所述组合物包含环节动物的至少一种珠蛋白、一种珠蛋白原体或一种细胞外血红蛋白、稳定溶液和/或器官保存溶液,所述组合物的温度为0℃至37℃。
本发明的主题还涉及水性溶液用于在供体脑死亡后的捐赠或供体心脏死亡后的捐赠中原位保存至少一种器官的用途,所述水性溶液包含氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾、葡萄糖酸钠和醋酸钠,以及任选的一种或多种抗氧化剂,所述水性溶液的pH为6.5至7.6、优选等于7.1±0.5、优选约7.35。这种水性溶液可以与器官保存溶液结合,即其可以与器官保存溶液混合。优选地,所述水性溶液包含90mM的NaCl、23mM的葡萄糖酸钠、2.5mM的CaCl2、27mM的醋酸钠、1.5mM的MgCl2、5mM的KCl并且pH为7.1±0.5,以及包含任选的0至100mM的抗坏血酸和/或还原型谷胱甘肽类型的抗氧化剂。所述溶液的摩尔渗透压浓度(osmolality)优选为300mOsm/l至350mOsm/l、且优选为302mOsm/l。
根据本发明,器官保存在供体死后直接进行。死亡的供体可能处于脑死亡或心脏停搏状态。在后一种情况中,参照无心跳器官获取。
脑死亡,也称为不可逆的昏迷或IV期昏迷,定义为脑活动的完全和明确的不可逆的停止,即使血液循环持续。当脑被不可逆地破坏时,供体处于大脑死亡或脑死亡的状态,尽管血液动力学活动和器官脉管功能暂时持续。
如果在复苏措施停止后,这种心脏停搏是不可逆的,则供体处于心脏停搏。无收缩被认为是不可逆的时间是在复苏措施停止后的大约1分钟。然而,建议要求超过5分钟的时间。
根据本发明的组合物包含:
-环节动物的至少一种珠蛋白、一种珠蛋白原体或一种细胞外血红蛋白;和
-稳定溶液和/或器官保存溶液。
因此,根据本发明的组合物可以包含环节动物的至少一种珠蛋白、一种珠蛋白原体或一种细胞外血红蛋白,以及稳定溶液;或者环节动物的至少一种珠蛋白、一种珠蛋白原体或一种细胞外血红蛋白,以及器官保存溶液;或者环节动物的至少一种珠蛋白、一种珠蛋白原体或一种细胞外血红蛋白、稳定溶液和器官保存溶液。
因此,根据本发明的组合物包含选自环节动物的细胞外血红蛋白、其珠蛋白原体及其珠蛋白的至少一种化合物。
环节动物的细胞外血红蛋白在三类环节动物中存在:多毛纲环节动物、寡毛纲环节动物和无毛纲环节动物。提及细胞外血红蛋白是因为其天然地不包含在细胞中,且因此可以在血流中自由循环,而不需化学修饰来使其稳定或使其起作用。
环节动物的细胞外血红蛋白是分子量为2000至4000kDa的巨大生物聚合物,其包括一般分为两个类别的4至12种不同类型的大约200个多肽链。
第一类别具有144至192个成分,其包括带有血红素类型的活性位点的“功能性”,并且其能够可逆地结合氧的多肽链,这些是珠蛋白类型的链,其重量为15至18kDa,且其与脊椎动物的α-和β-型链非常相似。
第二类具有36至42个成分,其包括具有很少或没有活性位点但能够使亚单元组装在一起的“结构性”或“连接体”多肽链,所述亚单元称为十二分之一亚单元或原体。
每个血红蛋白分子由两个叠置的六边形组成,其已命名为六角形双层,并且每个六边形本身是由水滴形式的六个亚单元(或“十二分之一亚单元”或“原体”)形成。原始分子是由12个这些亚单元组成(十二聚体(dodecamer)或原聚体)。每个亚单元的分子量为200至250kDa,并组成了原始分子的功能单元。
优选地,环节动物的细胞外血红蛋白选自多毛纲环节动物的血红蛋白,优选沙蠋科(Arenicolidae)的细胞外血红蛋白和沙蚕科(Nereididae)的细胞外血红蛋白。甚至更优选地,所述环节动物的细胞外血红蛋白选自海沙蠋(Arenicolamarina)的细胞外血红蛋白和沙蚕(Nereis)的细胞外血红蛋白,更优选海沙蠋的细胞外血红蛋白。
根据本发明,所述组合物还可以包含环节动物的细胞外血红蛋白的至少一种珠蛋白原体。所述原体构成以上所述的原始血红蛋白的功能单元。
最后,所述组合物还可以包含环节动物的细胞外血红蛋白的至少一种珠蛋白链。这样的珠蛋白链可以特别地选自环节动物细胞外血红蛋白的Ax和/或Bx型珠蛋白链。
环节动物的细胞外血红蛋白及其珠蛋白原体具有固有的超氧化物歧化酶(SOD)活性,并因此不需要抗氧化剂来发挥功能,这与使用哺乳动物的血红蛋白相反,对所述哺乳动物的血红蛋白而言,抗氧化剂分子含于红血球中且不结合到血红蛋白上。此外,环节动物的细胞外血红蛋白,其珠蛋白原体和/或其珠蛋白不需要辅助因子以发挥功能,这与哺乳动物血红蛋白(特别是人血红蛋白)相反。最后,环节动物的细胞外血红蛋白,其珠蛋白原体和/或其珠蛋白不具有血型;这使得避免免疫反应的任何问题是可能的。
根据本发明的组合物还可以包含稳定溶液,所述稳定溶液的组成与器官保存溶液是相容的。这种稳定溶液建立了适合于血红蛋白、其原体和其珠蛋白的盐水环境,因此使得这种分子的四级结构和因此其功能性能够得以维持。凭借所述稳定溶液,血红蛋白、其原体和其球蛋白能够执行它们的器官氧合功能。
根据本发明的稳定溶液是含有盐,优选氯、钠、钙、镁和钾离子的水性溶液,并且赋予根据本发明的组合物6.5至7.6的pH值;其配方类似于生理学可注射的液体,并且它可以单独作为保存溶液使用,或与血红蛋白组合使用,或与市售的器官保存溶液组合使用。在这些条件下,环节动物的细胞外血红蛋白、其珠蛋白原体和其珠蛋白保持功能性,并且在0℃至37℃施用于供体的根据本发明的组合物与待保存和待氧合的器官是相容的。
在本说明书中,pH理解为在环境温度(25℃)下,除非另有说明。
优选地,稳定溶液是包含氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾以及葡糖酸钠和乙酸钠的水性溶液,并且pH为6.5至7.6、优选等于7.1±0.5、优选约7.35。更优选地,所述稳定溶液是含90mM的NaCl、23mM的葡萄糖酸钠、2.5mM的CaCl2、27mM的醋酸钠、1.5mM的MgCl2、5mM的KCl的水性溶液并且pH为7.1±0.5,并且可以含有0至100mM的抗坏血酸和/或还原型谷胱甘肽类型的抗氧化剂。所述溶液的摩尔渗透压浓度优选为300至350mOsmol/l,和优选302mOsmol/l。
最后,根据本发明的组合物可以包含器官保存溶液。该溶液使得维持构成移植器官的细胞的基础代谢是可能的。其实现了三重目标:从移植器官洗涤动脉血液、将移植器官均匀地变化到所需的保存温度和保护并避免由缺血和再灌注引起的损伤以及优化功能的恢复。因此,所述器官保存溶液是临床可接受的。
所述器官保存溶液是pH为6.5至7.5的水性溶液,并包含盐,优选氯、硫酸根、钠、钙、镁和钾离子;糖,优选甘露糖醇、棉子糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、乳糖醛酸盐(其是非渗透性的)或葡萄糖酸盐;抗氧化剂,优选谷胱甘肽;活性剂,优选黄嘌呤氧化酶抑制剂例如别嘌呤醇、乳酸盐或氨基酸如组氨酸,谷氨酸(或谷氨酸盐)或色氨酸;以及任选的胶体,例如羟乙基淀粉,聚乙二醇或葡聚糖。
根据本发明的一个优选实施方式,器官保存溶液选自:
-威斯康星大学(UW或)溶液,其摩尔渗透压浓度(osmolality)为320mOsmol/kg和pH为7.4,并且在水中对于1升而言具有下述配方:
乳糖醛酸钾:100mM
KOH:100mM
NaOH:27mM
KH2PO4:25mM
MgSO4:5mM
棉子糖:30mM
腺苷:5mM
谷胱甘肽:3mM
别嘌呤醇:1mM
羟乙基淀粉:50g/l,
-其渗量为320mOsmol/kg和pH为7.4,并且在水中对于1升而言具有下述配方:
NaCl:125mM
KH2PO4:25mM
MgSO4:5mM
棉子糖:30mM
乳糖醛酸钾:100mM
谷胱甘肽:3mM
别嘌呤醇:1mM
腺苷:5mM
羟乙基淀粉(分子量为35kDa):1g/l,
-其渗量为320mOsmol/kg和pH为7.3,并在水中对于1升而言具有下述配方:
谷胱甘肽:3mM
甘露糖醇:60mM
乳糖醛酸:80mM
谷氨酸:20mM
NaOH:100mM
二水合氯化钙:0.25mM
MgSO4:1.2mM
KCl:15mM
六水氯化镁:13mM
组氨酸:30mM
-来自Macopharma的SCOT15MultiOrganes和SCOT30Greffons两者都特别地包含高分子量(20kDa)聚乙二醇,
-或Belzer机械灌注溶液,或KPS1,其特别地包含100mEq/l的钠、25mEq/l的钾、室温下pH为7.4,且摩尔渗透压浓度为300mOsm/l,
-HTK溶液,其在环境温度下pH为7.20和渗量为310mOsmol/kg,在水中对于1升而言具有下述配方:
NaCl:18.0mM
KCl:15.0mM
KH2PO4:9mM
氢化2-酮戊二酸钾:1.0mM
六水合氯化镁:4.0mM
组氨酸.HCl.H2O:18.0mM
组氨酸:198.0mM
色氨酸:2.0mM
甘露糖醇:30.0mM
二水合氯化钙:0.015mM,
-其渗量为355mOsmol/kg和pH为7.0,并在水中对于1升而言具有下述配方:
钠:10mM
钾:115mM
氯离子:15mM
H2PO4 -:15mM
HPO4 2-:42.5mM
HCO3 -:10mM
葡萄糖:194mM,
-其渗量为486mOsmol/kg和pH为7.1,并在水中对于1升而言具有下述配方:
钠:84mM
钾:80mM
镁:41mM
硫酸根:41mM
甘露糖醇:33.8g/l
柠檬酸盐:54mM
葡萄糖:194mM,
-其摩尔渗透压浓度为295mOsmol/kg,并在水中对于1升而言具有下述配方:
葡聚糖40(分子量:40000):50g/l
Na+:138mM
K+:6mM
Mg2+:0.8mM
Cl-:142mM
SO4 2-:0.8mM
(H2PO4 -+HPO4 2-):0.8mM以及
葡萄糖:5mM,
-Ringer其在环境温度下pH为6.0至7.5和摩尔渗透压浓度为276.8mOsmol/kg,并在水中具有下述配方:
Na+:130mM
K+:5.4mM
Ca2+:1.8mM
Cl-:111mM
乳酸盐:27.7mM
-其在水中具有下述配方:
KCl:1.193g/l
MgCl2.6H2O:3.253g/l,
NaCl:6.43g/l,
CaCl2:0.176g/l,
-EdouardHenriot医院的溶液,其在环境温度下pH等于7.4并且其摩尔渗透压浓度为320mOsmol/l,其在水中具有下述配方:
KOH:25mM,
NaOH:125mM,
KH2PO4:25mM,
MgCl2:5mM,
MgSO4:5mM,
棉子糖:30mM,
乳糖醛酸盐:100mM,
谷胱甘肽:3mM,
别嘌呤醇:1mM,
腺苷:5mM,
羟乙基纤维素50g/l,
-以及溶液,其包含人血清白蛋白、葡聚糖和具有低钾浓度的细胞外电解质。
所有这些器官保存溶液都是市售产品。
优选地,根据本发明的组合物包含(i)稳定溶液和(ii)器官保存溶液,优选如上所述的市售溶液之一,(i):(ii)的重量比率为0:100至100:0。
优选地,根据本发明的组合物pH为6.5至7.6,并且包含:
-环节动物的至少一种珠蛋白,一种珠蛋白原体或一种细胞外血红蛋白;
-钙离子,优选含量为0至0.5mM;
-KOH,优选含量为20mM至100mM;
-NaOH,优选含量为20mM至125mM;
-KH2PO4,优选含量为20mM至25mM;
-MgCl2,优选含量为3mM至5mM;
-选自棉子糖和葡萄糖的至少一种糖,优选含量为5mM至200mM;
-腺苷,优选含量为3mM至5mM;
-谷胱甘肽,优选含量为2mM至4mM;
-别嘌呤醇,优选含量为0mM至1mM;
-选自羟乙基淀粉、各种分子量的聚乙二醇和人血清白蛋白的至少一种化合物,优选含量为1至50g/l。
通常情况下,环节动物的细胞外血红蛋白、其珠蛋白原体和/或其珠蛋白相对于组合物的最终体积以0.001mg/ml至100mg/ml、优选0.005mg/ml至20mg/ml和更优选1mg/ml至5mg/ml、特别地1mg/ml的浓度存在。
通常情况下,根据本发明的所述组合物的摩尔渗透压浓度为250mOsm/l至350mOsm/l、优选275mOsm/l至310mOsm/l和优选大约302mOsm/l。
优选地,根据本发明的所述组合物包含(i)环节动物的细胞外血红蛋白、其珠蛋白原体和其珠蛋白,(ii)器官保存溶液以及(iii)稳定溶液,血红蛋白剂量为0g/ml至150g/ml,器官保存溶液的稀释为8×10-3的体积比至100%。
根据一个优选的实施方式,根据本发明的组合物的温度为0℃至37℃、优选2℃至32℃、优选4℃至25℃和更优选大约4℃。根据本发明的组合物使得在低温条件和在正常体温条件(接近生理温度)下工作是可能的。
本发明的主题还有用于在供体脑死亡后的捐赠或供体心脏死亡后的捐赠中非原位保存器官的方法,所述方法包括下述步骤:
a)用组合物或者用水性溶液灌注所述死亡的供体,所述组合物包含环节动物的至少一种珠蛋白、一种珠蛋白原体或一种细胞外血红蛋白,稳定溶液和/或器官保存溶液,所述组合物的温度为0℃至37℃、优选2℃至5℃、更优选大约4℃,
所述水性溶液包含氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾、葡萄糖酸钠和醋酸钠,以及任选的一种或多种抗氧化剂,所述水溶液的pH为6.5至7.6,优选等于7.1±0.5、优选约7.35;然后
b)采集待移植的器官;然后
c)在0℃至37℃、优选2℃至25℃,更优选约4℃的温度下,将在b)中得到的所述器官在步骤a)中限定的所述组合物或所述水性溶液中静态或动态灌注保存根据所述器官预先确定的时间。
表述“根据所述器官预先确定的时间”意思是指如上所述的特定的并取决于待移植的器官的保存时间。
根据本发明的组合物优选通过注射施用,更具体地通过血管内注射。其也可以通过正常体温的体外膜式氧合(常温的ECMO),即使用动脉导管、静脉导管和Fogarty导管施加,或通过用于供体的总体冷却的低温体外膜式氧合(低温ECMO)施用。其也可以使用双气囊三腔导管或任何其他类似技术施用。
所述常温ECMO或低温ECMO系统是用于血液流体体外循环的技术。
双气囊三腔导管,就其本身而言,能够原位冷却腹部器官。特别地,当它被植入股动脉环路时,其使得隔离肾循环是可能的。根据本发明的组合物的快速灌注可以通过双气囊三腔导管进行。排出路径被植入股静脉中,这允许所灌注的液体组合物的排出。
现在通过下面的实施例说明本发明,所述实施例不是限制性的。
实施例1
材料和方法
保存溶液中M101的产生和使用
M101(HemarinaSA,法国)的是海沙蠋血红蛋白的缓冲溶液,根据卫生部门的规范使用生物制品提取的标准程序制造。纯化的蛋白质冷冻于-80℃,然后在实验前在4℃下解冻,并稀释在保存溶液中:UW(BristolMyersSquibb,比利时),HTK(德国),IGL(InstitutGeorgesLopez,法国),Celsior(Genzyme,法国),RingerLactate(RL,Aguettant,法国)或Perfadex(Vitrolife,瑞典)。
M101的功能分析
氧固定
M101加入(1g/l)至UW溶液。用氮气来使该溶液脱氧,或者将LLC-PK1细胞加入制剂中,然后气密密封所述两种制剂。M101的功能性用分光光度法监测[35],使得表征氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白是可能的。记录390-650nm范围的吸收光谱(UVmc2,Safas,摩纳哥)。使用O2传感器(MelterToledo,法国)检测溶解的O2(dO2)。
SOD活性
通过由Oberley和Spitz[36]改进的氮蓝四唑(NBT)分析评价M101的SOD活性。简单地说,在过氧化氢酶和DETAPAC存在下由黄嘌呤及黄嘌呤氧化酶产生超氧化物。NBT的减少通过分光光度法在560nm处检测。在实验开始前在4℃加入KCN1小时,以灭活Cu/Zn-SOD复合物。使用源自牛红细胞的Cu/Zn-SOD复合物作为对照(Calbiochem)。吸光度的降低表明清除活性增加。用下式计算超氧阴离子生成的抑制百分数:[(A0-A1)/A0x100],其中A0是对照的吸光度,A1为样品的吸光度。
M101的结构分析
M101加入(1g/l)溶液,并在环境温度下采用固定在4℃下的自动进样器并使用HPLC系统(Dionex,法国)和1cm×30cm的Superose6C柱(级分范围为5-5000kDa,GEHealthcare,法国)通过等度凝胶过滤随时间监测其结构。流速为0.5ml/min并且用光电二极管检测器在250-700nm范围内监测洗出液。用软件(Dionex)获得洗脱曲线并进行处理。
通过将在时刻t(At)处的M101的峰面积与在时刻0(At0)的M101的峰面积归一化得到解离曲线并将该解离曲线对时间作图。使用PrismGraphPad软件(GraphPadsoftware,USA)按照线性分布(f(At/At0)=-kd.t,T1/2=1/(2.kd))或单指数分布(f(At/At0)=a.exp[-kd.t])调整曲线。用最佳的相关系数来判断可接受性。从最佳调整的曲线(线性或单指数的)推导出解离常数(kd)和半衰期(T1/2)。
在4℃下的细胞实验
如以前所描述的[37],培养LLC-PK1猪近端小管细胞(CL-101,ATCC,LGCStandards,法国)。通过在4℃在环境气氛下将单层细胞储存在任选地补充有M101的保存溶液(UW、HTK、IGL、Celsior、RL或Perfadex)中来模拟冷缺血损伤。
分析方法如下:
-对于坏死:使用体外毒理学分析试剂盒测试乳酸脱氢酶(LDH)的释放;
-对于细胞凋亡:使用荧光Caspase-3分析试剂盒(R&DSystems,法国)测定胱天蛋白酶-3活性;
-对于生存力:使用MTT试验测定代谢活性;
-对于能量含量:使用5'-三磷酸腺苷(ATP)生物发光检测试剂盒测定细胞内ATP。根据制造商的指导使用该试剂盒。使用多标签阅读器(Victor3,Perkin-Elmer,法国)对该反应进行定量。
对于每个参数,结果以冷保存的细胞中测量的值相对于损伤前的细胞中测量的值(对照)的百分比表示。
体内外科手术过程和实验组
如之前所述[4]根据法国Commissiond’EthiquepourI’HommeetdesEtudeschezI’Animal[人和动物研究的道德委员会(EthicsCommitteeforHumanandAnimalStudies)]的建议制备雄性大白(LargeWhite)型猪(INRA/GEPA,Surgeres,法国)。采集了右肾,冷注射并在移植前保持24小时;选择这个时间是因为其比器官共享联合网络(UnitedNetworkforOrganSharing)对于肾同种异体移植物采用的冷缺血时间(19.6±8.4h,2000年[43])稍长。左肾进行肾切除手术以便模拟移植情况中的肾脏质量。手术团队不知将使用何种方案。血管吻合时间为30±5分钟,血液损失最小并且没有观察到术后并发症。研究了四组:
1-UW:用UW的器官保存;
2-UW+M101:补充5g/l的M101的UW;
3-HTK:HTK;
4-HTK+M101:补充5g/l的M101的HTK。
对照为对其进行假手术的动物。
功能参数
如之前所描述[3-5],猪放置在代谢笼中用于排尿(ml/24h)、血肌酸水平(mol/l)、排泄钠分数(%)以及蛋白尿(g/24h)的测量。
形态学研究
在灌注后7天、14天及1个月时进行活组织检查。使用6点半定量尺度评价边界损失和腔内脱离:0-无异常;1-影响小于25%的肾脏样品的轻微损伤;2-影响25-50%的肾脏样品的损伤;3-影响51-75%的肾脏样本的损伤;4-影响超过75%的肾脏样品的损伤;以及5-广泛的坏死和肾脏损伤[38]。
采用Banff分类法[39]进行间质侵入的定量测定:0-在小管中无炎性单核细胞;1-具有1至4个单核细胞的病灶/小管截面或10个细管细胞;2-具有5至10个单核细胞的病灶/小管截面以及3-具有超过10个单核细胞的病灶/小管截面。使用Picrosirius染色测定小管间质性纤维化[40]。
用免疫组织化学测量ED1+和CD3+细胞的侵入(SouthernBiotech,美国)。以5-10高压场(200X)进行定量评价。
统计方法
表示以平均值±SEM或SD。使用Dunnett检验对体外数据进行了比较。对于体内数据,采用Mann-WhitneyU检验进行2组之间的比较(只进行了UW与UW+M101;以及HTK与HTK+M101的比较)。用Spearman检验测定相关性并使用ANOVA检验测试M101对所用溶液影响的相关性。使用SPSS软件(IBM,USA)和Graphpad软件(Graphpad,美国)进行统计分析。显著性接受为P<0.050。
结果
M101的功能性
O2结合:
通过用氮气鼓泡或添加LLC-PK1细胞使具有UW的溶液中的M101分子脱氧。用细胞得到的数据给出了与用N2得到的相同的结果。在环境气氛条件下,溶解在UW中的M101是HbO2构象(正常氧)。然后将制剂气密密封,O2被细胞消耗(低氧)。低氧75分钟后,M101谱逐渐变化为脱氧-Hb构象,并伴有Soret带的偏移,即Beta和Alpha带减少,以及在约555nm的吸光度增加(数据未示出)。低氧90分钟后出现完全脱氧:光谱示出在428nm处具有最大值的Soret以及在555nm处具有最大值的平台,也就是说,脱氧-Hb衍生物特征性的光谱。这个状态是可逆的,因为制剂的氧合作用将使其返回至M101的初始光谱。dO2的测量与光吸收谱相关(数据未示出)。
SOD活性(数据未示出):
M101是有效的抗氧化剂,完全抑制NBT的形成(93.5±1.1%)。这种活性与Cu/Zn-SOD相关,因为KCN(其是Cu/Zn-SOD的酶活性的特异性抑制剂)完全抑制M101的清除能力。
M101在市售保存溶液中是稳定的(显示数据)
分析了M101在UW、HTK、IGL、Celsior、RL和Perfadex中的稳定性。M101的解离常数和半衰期显示其在长时间段内是稳定的。
M101体外保护细胞对抗由冷藏引起的损伤(数据未示出)
将肾上皮细胞保持在标准溶液UW中是十分有害的。通过LDH释放评价细胞存活力表明在CS12小时后,细胞丧失生存力。没有检测到胱天蛋白酶-3的显著活化。代谢活性和ATP含量伴随着LDH释放而降低。
M101针对这些事件提供保护:仅0.312g/l即足以显著改善24小时后的结构和代谢完整性及能量含量。1.25g/l的M101实现了总体保护(LDH释放:6±8%;MTT试验:71±13%和ATP含量:78±23%)。细胞的能量含量随着高于2.5g/l的浓度而提高(相对于对照,ATP含量>120%)。M101还以时间依赖性的方式保护肾细胞:在1.25g/l时完全保持细胞的完整性24小时(LDH释放<20%)、2.5g/l时为36小时、5g/l时为48小时以及10g/l时为72小时。用其他溶液重复进行实验:RL、Perfadex、HTK、IGL和Celsior。按照UW的方式,将细胞保持在这些溶液中导致结构性和/或功能性的细胞损伤。得到两种类型的结果:1)以对于UW相同的方式,冷藏在RL中的以及在冷藏于Perfadex(以较小程度)中的细胞都表现出结构性和功能性的损伤;2)冷藏于HTK、IGL或Celsior中的细胞仅表现出功能性损伤。在每个溶液中,补充M101保护细胞的完整性以及细胞的功能性二者(在所有条件下LDH释放<20%以及MTT试验:50-100%)。
使用M101时移植器官的肾功能体内恢复更迅速
移植了用UW+M101混合物保存的肾脏的猪在第1天(相比于UW的第2天)恢复尿液的产生,并在第4天更快地恢复到稳定的尿液产生水平(数据未示出,p=0.016)。HTK组具有相当的尿产生恢复。UW组中的血清肌酐水平显示出第3天达到峰值的高水平,并随后缓慢下降。UW+M101的动物显示了显著较低的水平,第1天达到其峰值,并在第7天恢复移植前的水平(在所有时间P=0.009,数据未显示)。HTK动物在第1天显示出高的血清肌酐峰值,接后缓慢恢复至高于移植前的水平,而HTK+M101的动物在第1天具有低得多的峰值(P=0.009),并且在第11天更快恢复到移植前的水平。与用单独溶液保存相比,在用M101保存的肾脏中钠重吸收测量显示出高得多的性能水平。
在用M101保存的移植器官中组织的完整性保持得更好
刷状边缘的丧失和细胞脱落,即典型的IRI小管损伤的评价,在第7天和第14天在UW移植中揭示出相当大的损伤,这在第1个月是稳定的。在UW+M101中保存的肾脏表现出不太广泛的损伤。HTK组显示出使用M101的改善组织学损伤的相似趋势。
在用M101的肾脏中炎症较不严重
在整个随访过程中在UW移植物中存在相当可观的免疫反应参与。在UW+M101中保存的肾脏从一开始就显示出很少的免疫浸润,并且随后减少了炎症迹象。两个HTK组显示出低水平的浸润。在3个月时与单独溶液保存的肾相比,天生(inate)(ED1+)和适应性(CD3+)免疫细胞的侵入显示出在用M101保存的肾中侵入水平的降低。
通过补充M101改善了结果
在3个月时处死猪,即在发明人在这个模型中已经显示出慢性纤维化发生的时候[41,42]。间质纤维化和小管萎缩(IFTA)在UW移植器官中的发生是广泛的(23%),而补充M101则显著地使之降低(11%,p=0.049)。HTK肾脏也表现出相当可观的IFTA发生(25%)。与此同时,M101的加入显著降低了损伤的发展(10%,p=0.038)。
组织学损害与慢性功能丧失相关,因为HTK和UW两组表现出高水平的血清肌酐和蛋白尿。对于上述两种溶液,补充M101显著降低这些水平。
补充M101在开始时和3个月后与更好的结果相关联
其他统计分析表明,补充M101与第3天的肌酐水平(R2=0.75,p=0.0001)和第3天的钠排泄水平(R2=0.74,p=0.0001)负相关。此外,本发明人确定了补充M101也与慢性结果(3个月):与肌酐(R2=0.75,p=0.0001)、蛋白尿(R2=0.55,p=0.013)和纤维化(R2=0.78,p=0.0001)具有负相关性。
ANOVA显示,对于急性结果,M101和所用的溶液之间存在相互作用:第3天肌酐血水平(p=0.001)和钠的重吸收(P=0.04);而3个月后M101的慢性效应与所使用的溶液无关(数据未示出)。
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Claims (16)

1.组合物用于在供体脑死亡后的捐赠或供体心脏死亡后的捐赠中保存器官的用途,所述组合物包含:
-沙蠋科动物的至少一种珠蛋白、一种珠蛋白原体或一种细胞外血
红蛋白;和
-稳定溶液和/或器官保存溶液,
所述组合物的温度为0℃至37℃。
2.根据权利要求1所述的用途,其特征在于,所述沙蠋科动物的细胞外血红蛋白是海沙蠋(Arenicolamarina)的细胞外血红蛋白。
3.根据权利要求1或2所述的用途,其特征在于,所述稳定溶液为包含盐的水性溶液,并且赋予所述组合物6.5至7.6的pH。
4.根据权利要求3所述的用途,其特征在于,所述水性溶液包含氯、钠、钙、镁和钾离子。
5.根据权利要求1或2所述的用途,其特征在于,所述稳定溶液为包含90mM的NaCl、23mM的葡萄糖酸钠、2.5mM的CaCl2、27mM的醋酸钠、1.5mM的MgCl2、5mM的KCl,并且pH值为7.1±0.5的水性溶液。
6.根据权利要求1或2所述的用途,其特征在于,所述器官保存溶液是pH为6.5至7.5的水溶液,并且所述水溶液包含盐;糖;抗氧化剂;活性剂;以及任选的胶体。
7.根据权利要求6所述的用途,其特征在于,所述盐是氯、硫酸根、钠、钙、镁或钾离子。
8.根据权利要求6所述的用途,其特征在于,所述糖是甘露糖醇、棉子糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、乳糖醛酸盐或葡萄糖酸盐。
9.根据权利要求6所述的用途,其特征在于,所述抗氧化剂是谷胱甘肽。
10.根据权利要求6所述的用途,其特征在于,所述活性剂是黄嘌呤氧化酶抑制剂、乳酸盐或氨基酸。
11.根据权利要求10所述的用途,其特征在于,所述黄嘌呤氧化酶抑制剂是别嘌呤醇。
12.根据权利要求10所述的用途,其特征在于,所述氨基酸是组氨酸,谷氨酸或谷氨酸盐或色氨酸。
13.根据权利要求6所述的用途,其特征在于,所述胶体是羟乙基淀粉,聚乙二醇或葡聚糖。
14.根据权利要求1或2所述的用途,其特征在于,所述沙蠋科的细胞外血红蛋白、它的珠蛋白原体和/或它的珠蛋白相对于组合物的最终体积以0.001mg/ml至100mg/ml,其特征还在于,所述组合物的摩尔渗透压浓度为250mOsm/l至350mOsm/l。
15.非原位保存在供体脑死亡后的捐赠或供体心脏死亡后的捐赠中的器官的方法,所述方法包括下述步骤:
a)用权利要求1-14中任一项所述的组合物灌注所述死亡的供体;然后
b)采集待移植的器官;然后
c)在0℃至37℃的温度下将在b)中得到的所述器官在步骤a)限定的所述组合物或所述水性溶液中静态或动态灌注保存根据所述器官预先确定的时间。
16.根据权利要求1所述的用途,其特征在于,所述组合物的pH为6.5至7.6,且包含:
-沙蠋科动物的至少一种珠蛋白,一种珠蛋白原体或一种细胞外血红蛋白;
-钙离子,含量为0mM至0.5mM;
-KOH,含量为20mM至100mM;
-NaOH,含量为20mM至125mM;
-KH2PO4,含量为20mM至25mM;
-MgCl2,含量为3mM至5mM;
-选自棉子糖和葡萄糖的至少一种糖,含量为5mM至200mM;
-腺苷,含量为3mM至5mM;
-谷胱甘肽,含量为2mM至4mM;
-别嘌呤醇,含量为0mM至1mM;
-选自羟乙基淀粉、各种分子量的聚乙二醇和人血清白蛋白的至少一种化合物,含量为1至50g/l。
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