Оценка перспектив разработки перфузионного раствора нового поколения для гипотермической оксигенированной консервации донорских органов

Актуальность. Ишемически-реперфузионное повреждение остаётся центральной проблемой клинической трансплантологии, определяющей результаты операций, особенно при использовании органов от доноров с расширенными критериями и доноров после остановки кровообращения. Гипотермическая оксигенированная машинная перфузия (HOPE) зарекомендовала себя как эффективная стратегия защиты донорских органов, однако существующие консервирующие растворы (UW, HTK) разработаны для статической холодовой консервации и не оптимизированы для условий оксигенированной перфузии. Современные представления о патогенезе выявили ключевую роль обратного транспорта электронов в митохондриях и ферроптоза — механизмов, не адресуемых классическими растворами.

Цель исследования: анализ подходов к разработке универсального перфузионного раствора нового поколения (MITOPERF), оптимизированного для защиты от ключевых механизмов ишемически-реперфузионного повреждения: окислительного стресса, обратного транспорта электронов в митохондриях, ферроптоза и воспалительного ответа.

Материалы и методы. Разработан экспериментальный перфузионный раствор MITOPERF, содержащий 18 фармакологически активных компонентов с мультитаргетным действием: митохондриальные протекторы, антиоксиданты, антиферроптозные агенты, иммуномодуляторы и энергетические субстраты. Исследование проведено на 36 самцах крыс линии Wistar (18 — модель печени, 18 — модель почки). Животные рандомизированы на группы: Кустодиол (контроль), MITOPERF и модифицированный Кустодиол ex tempore (Кустодиол-М). Моделировали 30-минутную тепловую ишемию (условия DCD), 2-часовую гипотермическую оксигенированную перфузию и 60-минутную нормотермическую реперфузию. Оценивали биохимические маркеры повреждения (АЛТ, АСТ, креатинин, лактат), маркеры ферроптоза (4-HNE, GPX4), функциональные показатели (желчепродукция, скорость клубочковой фильтрации) и гистологические изменения.

Результаты. MITOPERF обеспечил снижение АЛТ на 76% (169±91 vs 694±247 Ед/л, p<0,05) и креатинина на 64% (121±46 vs 334±97 мкмоль/л, p<0,05) по сравнению с контролем. Концентрация маркера ферроптоза 4-HNE снизилась более чем в 2 раза, активность GPX4 увеличилась почти вдвое. Желчепродукция в группе MITOPERF превысила контрольную в 2,4 раза (0,74±0,24 vs 0,31±0,15 мкл/мин/г, p<0,05), скорость клубочковой фильтрации — в 3,2 раза (0,76±0,29 vs 0,24±0,12 мл/мин/г, p<0,05). Модифицированный Кустодиол-М показал промежуточный протективный эффект (снижение маркеров повреждения на 43–55%).

Заключение. Экспериментальный раствор MITOPERF продемонстрировал proof of concept эффективной защиты паренхиматозных органов от ишемически-реперфузионного повреждения при гипотермической оксигенированной консервации. Сопоставимая протекция печени и почки подтверждает воздействие на универсальные патогенетические механизмы. Модифицированный Кустодиол ex tempore может быть рекомендован к внедрению в клиническую практику как доступная альтернатива, не требующая регистрации нового лекарственного средства. 

1. Shabunin A.V., Loran O.B., Pushkar D.Yu., Veliev E.I., Minina M.G., Drozdov P.A., Astapovich S.A., Lidzhieva E.A. Hypothermic oxygenated perfusion in liver transplantation from expanded criteria donors. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2024;26(2):63-72. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2024-2-63-72

2. Gautier S.V., Grudinin N.V., Monakhov A.R., Boldyrev M.A., Bogdanov V.K., Bondarenko D.M., Zubenko S.I., Mozheiko N.P., Minina M.G., Tsirulnikova O.M. Combined sequential hypothermic oxygenated and normothermic machine perfusion for liver transplant from an expanded criteria donor: first clinical application in Russia. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2025;27(2):8-22. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2025-2-8-22

3. van Rijn R., Schurink I.J., de Vries Y. et al. Hypothermic machine perfusion in liver transplantation — a randomized trial. N. Engl. J. Med. 2021; 384(15):1391–1401.

4. Czigany Z., Pratschke J., Froněk J. et al. Hypothermic oxygenated machine perfusion reduces early allograft injury and improves posttransplant outcomes in extended criteria donation liver transplantation from donation after brain death: Results from a multicenter randomized controlled trial (HOPE ECD-DBD). Ann. Surg. 2021;274(5):705–712.

5. Ravaioli M., Germinario G., Dajti G. et al. Hypothermic oxygenated perfusion in extended criteria donor liver transplantation — A randomized clinical trial. Am. J. Transplant. 2022;22(10):2401–2408.

6. Dutkowski P., Schlegel A., de Oliveira M. et al. HOPE for human liver grafts obtained from donors after cardiac death. J. Hepatol. 2014;60(4):765–772.

7. Schlegel A., Muller X., Kalisvaart M. et al. Outcomes of DCD liver transplantation using organs treated by hypothermic oxygenated perfusion before implantation. J. Hepatol. 2019;70(1):50–57.

8. Kron P., Schlegel A., de Rougemont O. et al. Short, cool, and well oxygenated — HOPE for kidney transplantation in a rodent model. Ann. Surg. 2016;264(5):815–822.

9. Chouchani E.T., Pell V.R., Gaude E. et al. Ischaemic accumulation of succinate controls reperfusion injury through mitochondrial ROS. Nature. 2014;515(7527):431–435.

10. Murphy E., Steenbergen C. Mechanisms underlying acute protection from cardiac ischemia-reperfusion injury. Physiol. Rev. 2008;88(2):581–609.

11. Yellon D.M., Hausenloy D.J. Myocardial reperfusion injury. N. Engl. J. Med. 2007;357(11):1121–1135.

12. Stockwell B.R., Friedmann Angeli J.P., Bayir H. et al. Ferroptosis: a regulated cell death nexus linking metabolism, redox biology, and disease. Cell. 2017;171(2):273–285.

13. Dixon S.J., Lemberg K.M., Lamprecht M.R. et al. Ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death. Cell. 2012;149(5):1060–1072.

14. Yang W.S., SriRamaratnam R., Welsch M.E. et al. Regulation of ferroptotic cancer cell death by GPX4. Cell. 2014;156(1-2):317–331.

15. Friedmann Angeli J.P., Schneider M., Proneth B. et al. Inactivation of the ferroptosis regulator Gpx4 triggers acute renal failure in mice. Nat. Cell Biol. 2014;16(12):1180–1191.

16. Linkermann A., Skouta R., Himmerkus N. et al. Synchronized renal tubular cell death involves ferroptosis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2014;111(47):16836–16841.

17. Southard J.H., Belzer F.O. Organ preservation. Annu. Rev. Med. 1995;46):235–247.

18. Bretschneider H.J. Myocardial protection. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1980;28(5):295–302.

19. Belzer F.O., Southard J.H. Principles of solid-organ preservation by cold storage. Transplantation. 1988;45(4):673–676.

20. Ben Mosbah I., Roselló-Catafau J., Franco-Gou R. et al. Preservation of steatotic livers in IGL-1 solution. Liver Transpl. 2006;12(8):1215–1223.

21. Schlegel A., Graf R., Clavien P.A., Dutkowski P. Hypothermic oxygenated perfusion (HOPE) protects from biliary injury in a rodent model of DCD liver transplantation. J. Hepatol. 2013;59(5):984–991.

22. Eltzschig H.K., Eckle T. Ischemia and reperfusion — from mechanism to translation. Nat. Med. 2011;17(11):1391–1401.

23. Andrienko T.N., Pasdois P., Pereira G.C. et al. The role of succinate and ROS in reperfusion injury — A critical appraisal. J. Mol. Cell. Cardiol. 2017;110):1–14.

24. Kalogeris T., Baines C.P., Krenz M., Korthuis R.J. Cell biology of ischemia/reperfusion injury. Int. Rev. Cell. Mol. Biol. 2012;298):229–317.

25. Elgosbi M., Kurt A.S., Londoño M.C. et al. Hypothermic oxygenated machine perfusion influences the immunogenicity of donor livers in humans. Liver Transpl. 2025;31(3):311–322.

26. Guarrera J.V., Henry S.D., Samstein B. et al. Hypothermic machine preservation facilitates successful transplantation of "orphan" extended criteria donor livers. Am. J. Transplant. 2015;15(1):161–169.

27. Brüggenwirth I.M.A., Lantinga V.A., Lascaris B. et al. Prolonged hypothermic machine perfusion enables daytime liver transplantation — An IDEAL stage 2 prospective clinical trial. EClinicalMedicine. 2024;68. Article 102411.

28. Guarrera J.V., Estevez J., Boykin J. et al. Hypothermic machine perfusion of liver grafts for transplantation: technical development in human discard and miniature swine models. Transplant. Proc. 2005;37(1):323–325.