Kryoprotektivní perfuze neznamená nahrazení každé molekuly vody v těle. Jde o řízený postup, při němž se cévním systémem rozvádí koncentrovaný roztok.
Cílem je při chlazení potlačit tvorbu ledu a zároveň omezit osmotický stres, chemickou toxicitu a mechanické poškození tkáně.
Proč jsou kryoprotektiva nutná
Chlazení biologické tkáně bez dostatečné ochrany obvykle vede ke tvorbě ledu. Led přerozděluje vodu a rozpuštěné látky, deformuje tkáň a může poškodit membrány i mimobuněčné struktury.
Kryoprotektivní látky omezují tvorbu ledu a při dosažitelných rychlostech chlazení umožňují vitrifikaci.
Vitrifikace znamená vznik amorfní pevné látky, nikoli krystalu. Jde o fyzikální stav, nikoli o důkaz, že každá buňka zůstává životaschopná.
Základy moderního vědeckého přístupu k tomuto postupu položila v roce 1984 studie o vitrifikaci publikovaná v časopise Cryobiology.
Přístup, výplach a oběh
Chirurgický přístup závisí na protokolu a stavu pacienta. Do velkých cév se zavádějí kanyly, jimiž perfuzát vstupuje do oběhu a odvádí se z něj.
Nejprve cirkuluje chladný nosný roztok, který vytěsňuje krev, udržuje pH a objem a připravuje cévní řečiště na příjem kryoprotektiva.
Bylo by zavádějící považovat tento stav za čistý štít. Součástí cévního systému nadále zůstávají sraženiny, otoky, ateroskleróza, poranění i poškození cév vzniklé po smrti.
Tlak, průtok a teplotu je nutné sledovat společně. Vyšší tlak může zlepšit distribuci roztoku, ale nadměrný tlak může zhoršit otok nebo poškodit cévy.
Proč se koncentrace zvyšuje postupně
Náhlé vystavení tkáně koncentrovanému kryoprotektivu vytváří velké osmotické gradienty. Buňky se mohou rychle smršťovat a tkáň se může poškodit i bez tvorby ledu.
Protokoly proto zvyšují koncentraci po stupních a zároveň udržují nízkou teplotu. Nižší teplota obecně snižuje rychlost chemických reakcí a toxicitu, ale zároveň mění viskozitu a průtok.
Ve vzorcích z přítoku a venózního odtoku lze refraktometrií měřit koncentraci kryoprotektiva. Když se naměřené hodnoty přiblíží, ukazuje to, že perfuzát v oběhu dosahuje cílové koncentrace.
To ale neprokazuje rovnoměrnou koncentraci uvnitř každé tkáně. Perfuzát se dostává do tkání prostřednictvím cév a jeho distribuce do jednotlivých oblastí může být nerovnoměrná.
Konečný stav lze pouze odhadnout
Perfuze končí po dosažení protokolem stanovených cílových hodnot koncentrace, teploty, tlaku, průtoku a doby expozice, případně tehdy, když další cirkulace nepřináší další přínos.
Poctivý závěr nezní „pacient je perfektně vitrifikován“. Přesnější je formulace „dostupná měření ukazují, do jaké míry se podařilo dosáhnout kryoprotekce a jak je rozložena“.
Tomorrow.bio provádí terénní kryoprotekci před dálkovým transportem. Podle veřejného přehledu jejího postupu se kryoprotektivum zavádí postupně po stabilizaci.
Ve veřejně dostupných materiálech je popsáno také použití optimalizované formulace VM-1. Nedávná výzkumná zpráva EBF uvádí výsledky dalšího ověřování postupu po simulované posmrtné ischemii.
Co se ještě může pokazit
Nedostatečný cévní přístup může způsobit, že se perfuzát do některých oblastí nedostane v dostatečném množství. Kryoprotektiva mohou být toxická. Teplotní a osmotické gradienty mohou tkáň poškodit.
Tato omezení neznamenají, že perfuze nemá smysl. Jsou důvodem, proč je nutné kvalitu protokolu ověřovat měřením, nikoli ji pouze předpokládat.
Po perfuzi následuje transport a řízené ochlazování až pod teplotu skelného přechodu.
Následné CT vyšetření může ověřit některé aspekty distribuce kryoprotektiva a tvorby ledu v rámci kontroly kvality biostáze.
Shrnutí: Při perfuzi se krev v oběhovém systému postupně nahrazuje kryoprotektivním roztokem. Postup musí hledat rovnováhu mezi potlačením tvorby ledu, toxicitou, osmotickým stresem a nerovnoměrnou distribucí.
Prozkoumejte tento praktický nástroj
Použijte interaktivní nástroj k prozkoumání otázky v tomto článku.
Načítání interaktivního nástroje…
Doporučené čtení