31P磁気共鳴イメージング分光法を用いた腎臓移植片の生存率の生体外分析

Ex Vivo Analysis of Kidney Graft Viability Using 31P Magnetic Resonance Imaging Spectroscopy.

• Alban Longchamp
• Antoine Klauser
• Julien Songeon
• Thomas Agius
• Antonio Nastasi
• Raphael Ruttiman
• Solange Moll
• Raphael Meier
• Leo Buhler
• Jean-Marc Corpataux
• Francois Lazeyras

抄録

背景:

腎臓移植のための臓器の不足が懸念されている。循環死後の臓器（DCD）を利用した臓器供給の拡大が提案されている。しかし、多くのDCD移植片は、温熱虚血時間が長く、腎臓の生存率の信頼できる尺度がないために廃棄されている。ＰＭＲＩ分光法（ｐＭＲＩ）は、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）のような高エネルギーのリン酸代謝物を検出する非侵襲的な方法である。このように、pMRIは腎臓のエネルギー状態や移植前の生存率を予測することができます。

BACKGROUND: The lack of organs for kidney transplantation is a growing concern. Expansion in organ supply has been proposed through the use of organs after circulatory death (DCD). However, many DCD grafts are discarded due to long warm ischemia times, and the absence of reliable measure of kidney viability. P MRI spectroscopy (pMRI) is a noninvasive method to detect high-energy phosphate metabolites, such as adenosine triphosphate (ATP). Thus, pMRI could predict kidney energy state, and its viability prior to transplantation.

方法:

循環死（DCD）後の提供を模倣するために、ブタの腎臓に0、30、60分の温熱虚血を行い、その後、低体温の機械灌流を行った。生体外灌流時には、pMRIを用いてエネルギー代謝物の評価を行った。さらに、ガドリナム（Gd）灌流シーケンスを行った。各サンプルは病理組織学的な分析とスコアリングを受けた。エネルギーの状態、および腎臓の灌流は、腎臓損傷と相関していた。

METHODS: To mimic donation after circulatory death (DCD), pig kidneys underwent 0, 30 or 60 minutes of warm ischemia, prior to hypothermic machine perfusion. During the ex vivo perfusion, we assessed energy metabolites using pMRI. In addition, we performed Gadolinum (Gd) perfusion sequences. Each sample underwent histopathological analyzing and scoring. Energy status, and kidney perfusion were correlated with kidney injury.

結果:

豚の腎臓では、酸素存在下（100kPa）でATPが急速に生成され、22時間まで安定していることをpMRIを用いて明らかにした。温かい虚血（30分と60分）では、組織学的な損傷、皮質と髄質のGd消去（灌流）を遅らせ、ATPレベルを低下させたが、その前駆体（AMP）ではなく、有意な損傷を誘発した。最後に、ATPレベル、および腎臓の灌流の両方が逆に腎臓の組織学的損傷の重症度と相関していた。

RESULTS: Using pMRI, we found that in pig kidney, ATP was rapidly generated in presence of oxygen (100kPa), which remained stable up to 22hrs. Warm ischemia (30 and 60 minutes) induced significant histological damages, delayed cortical and medullary Gd elimination (perfusion), and reduced ATP levels, but not its precursors (AMP). Finally, ATP levels, and kidney perfusion both inversely correlated with the severity of kidney histological injury.

結論:

ATPレベルとpMRIを用いた腎血流測定は，温熱虚血後の腎障害のバイオマーカーである．今後の研究では、腎臓移植片、患者の生存率を予測する上でのpMRIの役割を定義する。

CONCLUSIONS: ATP levels, and kidney perfusion measurements using pMRI, are biomarkers of kidney injury after warm ischemia. Future work will define the role of pMRI in predicting kidney graft, and patient's survival.