Innovaciones en la compresión de los efectos de la isquemia fría en el injerto renal

RESUMENINNOVACIONES EN LA COMPRESIÓN DE LOS EFECTOS DE LA ISQUEMIA FRÍA EN EL INJERTO RENAL

La isquemia fría es el mejor método actual para preservar el riñón para trasplante. Sin embargo condi-ciona, en primer lugar, un proceso de necrosis celular directo. En segundo lugar, durante el período de hipo-termia se desarrolla un proceso de lesión mitocondrial que hace que la célula entre en un estado de apop-tosis latente. Esta apoptosis se completa definitivamente en esta población celular en el momento de larevascularización. Las soluciones de preservación actualmente disponibles no son perfectas, y no puedenevitar este proceso. La adición de ciertas sustancias en la solución de UW ha demostrado experimental-mente (Desferrioxamina) una reducción de las lesiones mitocondriales producidas durante la fase de hipo-termia. La utilización de perfusión de riñón aislado podría, comparativamente con la hipotermia simple,reducir la aparición de disfunción inicial del injerto hasta en un 20%, lo que tendría consecuencias impor-tantes tanto funcionales como económicas.

Palabras clave: Trasplante Renal. Isquemia Fría. Preservación Renal

ABSTRACTRECENT AVANCES IN THE COMPREHENSION OF THE EFFECTS OF COLD ISCHEMIA IN KIDNEY GRAFT

Cold ischemia is the best known method to preserve kidneys for transplant. However, it produces sev-eral detrimental effects. First, cellular necrosis. Secondarily, during the hypothermic period a mithocondr-ial injury process develops which makes the cell entering a pre-apoptotic state. This apoptosis occurs defin-itively in the reperfusion. Preservation solutions currently available are not perfect and are not able to avoidcold-related cell injuries. The adition of certain substances to UW solution (desferrioxamine) has shownexperimentally a reduction in mitochondrial cold-related lesions. Isolated hypothermic kidney perfusionreduces initial graft dysfunction about 20% in comparison to hypothermic storage. This fact relates toimportant either economical as functional consequences.

Keywords: Renal Transplant. Cold Ischemia. Renal Preservation

Innovaciones en la compresión de los efectos de la isquemia fríaen el injerto renal

E. Lledó García, I. Berenguer García*, D. Rodríguez Martínez*, G. Pedemonte,C. Hernández Fernández, J.F. Del Cañizo López*

Servicio de Urología. Unidad de Preservación Renal Experimental. *Laboratorio de Circulación Artificial. Dpto. de Medicina y Cirugía Experimental. Hosp. Univ. Gregorio Marañón. Madrid.

Actas Urol Esp 2005; 29 (4): 392-400

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ACTAS UROLÓGICAS ESPAÑOLAS ABRIL 2005ORIGINAL

En el trasplante renal es frecuente la presenciade un período postoperatorio de disfunción

inicial del injerto. Este hecho puede asociarse,como ha sido demostrado en algunas series, conuna peor evolución funcional del riñón trasplanta-do a medio y largo plazo. La presencia de isquemianormotérmica y conservación en hipotermia asícomo las lesiones producidas en el momento de lareperfusión del órgano son eventos que puedencondicionar, mediante la interacción de factores

inmunológicos e isquémicos esos trastornos.Algunas maniobras técnicas y farmacológicas, asícomo la optimización de las condiciones de preser-vación del órgano pueden aumentar el porcentajede órganos con función inmediata, lo que tendríaconsecuencias económicas significativas (menornúmero de sesiones complementarias de diálisis,acortamiento del ingreso hospitalario). Estos avan-ces pueden mejorar la supervivencia tanto delinjerto como del paciente a medio y largo plazo.

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E. Lledó Garcia, et al./Actas Urol Esp 2005; 29 (4): 392-400

En este artículo resumimos algunos avancesactuales en la comprensión de la lesión renalpor isquemia. La perfusión de órgano aisladopuede posibilitar, no solamente la conservacióndel mismo, sino también el diseño de pruebas deviabilidad que permitan seleccionar los mejoresriñones. Actualmente, la única selección a laque se puede someter al injerto es el propio tras-plante.

INTRODUCCIÓNEl trasplante renal de donante cadáver impli-

ca la existencia de períodos variables de isquemiafría (IF). La IF se relaciona en algunos trabajoscon peor supervivencia tanto del injerto como delpaciente. La distribución nacional de los injertosintenta mejorar el tipaje de los trasplantes. Estamaniobra prolonga la isquemia fría y aumentalas lesiones en el órgano. La preservación se rea-liza más frecuentemente mediante hipotermiasimple por inmersión del injerto en solución deconservación. La isquemia fría es capaz de pro-ducir en tiempos prolongados lesiones específi-cas.

La isquemia afecta al injerto en varias fases(Figura 1-Tabla 1). Designaremos como A: agre-sión (estímulos físicos o circulatorios que puedenalterar la función o estructura celular renal) y C:cambios térmicos. Durante el período de donante

potencial pueden existir períodos de hipotensiónque inducen cuadros de hipoperfusión renal (A1),incluso con deterioros agudos de la funciónrenal. Ya en el momento de la extracción, desdeel inicio de la perfusión intraaórtica existe unperíodo de tiempo hasta que el órgano se enfríade forma eficaz. Este enfriamiento no suele ser,evidentemente, tan intenso como el que conse-guiremos mediante la inmersión del injerto.Podríamos hablar de un paso sucesivo por esta-dos de “isquemia normotérmica” (C1)-“isquemiatibia” (C2) e “isquemia fría” (C3). Esto, junto conla práctica frecuente de llenar el campo quirúrgi-co de hielo que entra directamente en contactocon el órgano (A2), produce lesiones del injertovariables, tanto más intensas cuanto más subóp-timo sea el donante, con necrosis celular. Por otrolado, la perfusión no suele realizarse en muchasocasiones por gravedad, sino con una maniobrade aplicación de presión positiva forzada. Estapráctica habitual es muy lesiva para la microcir-culación renal, como ha demostrado nuestrogrupo experimentalmente1 (A3). Produce hipoper-fusiones segmentarias y oclusión de los pequeñosvasos. Durante la fase de disección quirúrgica delórgano post-perfusión la temperatura vuelve aascender (C4), lo que intentamos muchas vecescontrarrestar añadiendo más hielo al campo (A4).Tras la nefrectomía realizamos la cirugía debanco: en esta fase podemos suponer que se uti-liza un medio frío (4ºC) y protegiendo adecuada-mente al órgano del contacto con hielo (C5).Finalmente, el riñón es lavado mediante nuevacanulación arterial con solución de preservación.En algunas ocasiones vuelve a repetirse lamaniobra de forzar la perfusión con presurizador,en lugar de perfundir por gravedad a 100 cm dealtura (A5). Una vez completado el lavado, se pro-cede a inmersión en una cantidad variable de lamisma: en este momento se inicia, realmente, lafase de isquemia fría estable (C6-C7).

EFECTO PARADÓJICO DE LAISQUEMIA FRÍA

La hipotermia es la única situación que per-mite mantener al órgano con opciones de viabili-dad al ser trasplantado. El lavado rápido de losórganos con su posterior inmersión en medio depreservación a 4ºC intenta prolongar la viabilidad

C1

C2

C3

C4 C5C6

C7

FIGURA 1. Modificaciones térmicas del órgano en eldonante hasta su extracción y conservación. C1: Inicioperfusión intraaórtica; C2-C3: perfusión intraaórtica;C4: disección órgano; C5: hielo en campo quirúrgico; C6:cirugía banco; C7: inmersión hipotérmica definitiva.

Tabla 1Agresiones producidas durante la extracción de órganoen el injerto potencial

A1: Hipotensión episódica en donante

A2: Hielo en campo quirúrgico (a)

A3: Perfusión cadáver con ayuda de presurizador

A4: Hielo en campo quirúrgico (b)

A5: Perfusión órgano con ayuda de presurizador

celular. La hipotermia sin embargo, prolonga laisquemia, manteniendo o aumentando las lesio-nes celulares. Este estado, que posibilita la movi-lidad del injerto de una ciudad a otra o, inclusoentre países, no sólo protege el órgano, tambiénpuede dañarlo. La isquemia fría produce unaslesiones celulares específicas, que son másimportantes cuanto más tiempo tarde el riñón enser trasplantado2,3. Una compleja cascada deprocesos, como la pérdida de ATP, acumulaciónde hipoxantina, disfunción de la bomba Na+-K+,edema celular o acúmulo de calcio citosólico vana desencadenarse4.

Existen dos efectos combinados que inducenlesión del órgano por isquemia: el primero, laisquemia-hipotermia (período que comprende laextracción del riñón y su preservación a 4ºC). Elsegundo, la isquemia-reperfusión (que abarca eltiempo de sutura vascular y revascularización delinjerto)2. La primera fase produce alteraciones enla producción energética de la célula, con pérdi-da del ATP, paso de metabolismo aerobio a anae-robio con acidosis láctica intracelular, acúmulode calcio citoplásmico, destrución mitocondrial.En el segundo período (isquemia reperfusión), loscambios del órgano se relacionan con el calenta-miento del mismo, con producción masiva deradicales libres de oxígeno5 (por reacción del oxí-geno con la hipoxantina produciéndose anionessuperóxido y peróxido de hidrógeno), lesiones porcélulas inflamatorias –leucocitos, linfocitos acti-vados-, activación de enzimas proteolíticas cal-cio-dependientes e independientes y, en últimotérmino, disfunción endotelial con hipoperfusióndel órgano6-8.

SOLUCIONES PARA PRESERVACIÓNLa preservación hipotérmica (inmersión sim-

ple o perfusión en máquina) es la forma más efec-tiva de disponer de órganos válidos para tras-plante. Permite conseguir el tiempo preciso parael transporte del órgano hasta el lugar donde seencuentre el receptor con mejor condición inmu-nológica, o bien preparar al paciente para larecepción del trasplante. La preservación deinjertos para trasplante es un proceso que depen-de de tres aspectos importantes: hipotermia, pre-vención del edema celular y efecto bioquímico dela solución. El objetivo de estos factores, junto

con unos tiempos de isquemia cortos, es conseguirel mayor porcentaje de riñones funcionantes deforma inmediata. La composición de la solución depreservación parece ser un factor limitante críticodel proceso. Aunque no se dispone aún de unlíquido ideal, sí hemos aprendido mucho en lasdos últimas décadas sobre la composición delmismo y los requerimientos del órgano.

Las dos soluciones históricamente más utiliza-das para la preservación del injerto renal median-te hipotermia simple han sido Eurocollins (EC) yUniversidad de Wisconsin-Viaspan® (UW) (Tablas 2y 3). La solución EC fue desarrollada por G. Collinsen 19699. Su composición era sencilla, basándose

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Tabla 2Solución para preservación tipo Euro-Collins

Euro-Collins Manitol

Sodio (mmol/l) 10

Potasio (mmol/l) 108

Magnesio (mmol/l) -

Bicarbonato (mmol/l) 10

Cloruro (mmol/l) 15

Fosfato (mmol/l) 60

Sulfato (mmol/l) -

Glucosa (mmol/l) -

Manitol (mmol/l) 180

Osmolaridad (mmol/kg) 340

pH (0°C) 7,2

Tabla 3Solución para preservación tipo Universidad de Wisconsin

Solución Universidad de Wisconsin

Sodio (mmol/l) 30

Potasio (mmol/l) 120

Magnesio (mmol/l) 5

Sulfato (mmol/l) 5

Lactobionato (mmol/l) 100

Fosfato (mmol/l) 25

Rafinosa (mmol/l) 30

Adenosina (mmol/l) 5

Glutation (mmol/l) 3

Alopurinol (mmol/l) 1

Insulina (mmol/l) 100

Dexametasona (mg/l) 8

Antibiótico 0,5

Hidoxietil-almidón (HES) (g/l) 50

Osmolaridad (mmol/kg) 320

PH 7,4

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en altas concentraciones de glucosa y una con-centración de iones similar al medio intracelular.Pudo observarse que la utilización de esta solu-ción a 4ºC permitía aumentar el tiempo de con-servación previo al trasplante. Sin embargo, noresultaba efectiva para otros órganos distintos alriñón, ni tampoco en tiempos prolongados depreservación. En 1983 Belzer y Southard presen-tan la composición de una nueva y complejasolución de preservación, la solución deWisconsin-Viaspan®10. Este líquido permitió, enel caso del riñón, prolongar el tiempo de hipoter-mia simple a nivel experimental hasta 72 horas11.Por otro lado, los resultados en la conservacióndel páncreas y el hígado mejoraron espectacular-mente12. Como las soluciones de Collins y EC,UW es una formulación con elevada concentra-ción de potasio. Contiene sulfato magnésico(MgSO4), pero en menores concentraciones queCollins. La mayor parte del PO3-

4 y todo el Cl- deesas soluciones es sustituido por el anión orgáni-co lactobionato13. La rafinosa, en una concentra-ción moderada, es incluida como azúcar imper-meable. El almidón sintético HES (hydroxyethils-tarch, hidroxietil-almidón) es usado como coloi-de. Los aditivos farmacológicos incluyen gluta-tión, adenosina, alopurinol, insulina, dexameta-sona y antibiótico. Esta composición permitíasuperar algunos de los problemas que ocurríancon EC. UW demostró ser mejor que el resto desoluciones existentes. Sin embargo, aunqueextiende el período seguro de preservación hipo-térmica, la prolongación excesiva del tiempo depreservación sigue relacionándose con lesionesimportantes en el órgano. Algunos trabajos handemostrado cómo UW experimenta deterioro ensu composición con el transcurso de las horas. Elglutatión reducido (GSH) que se añade a UW enel momento de su fabricación disminuye por oxi-dación; por otro lado, se han detectado ionesmetálicos libres en la composición14,15. La limita-ción de UW en clínica está también documenta-da. El análisis de datos de la United NationalOrgan Sharing muestra altos índices de fracasorenal en los injertos con tiempos de preservaciónmayores de 24 horas2. Con todas estas eviden-cias parece claro que la estrategia de diseño quese adoptó para UW, en relación al objetivo quepretendemos acometer, es aún insuficiente. Otras

soluciones de preservación, como Celsior o HTK(histidina-triptófano-ketoglutarato) han sido tam-bién utilizadas cada vez más en los últimos años,incluso aplicándose no sólo al riñón, sino tam-bién al hígado, con resultados aún en discu-sión16.

La perfusión hipotérmica del órgano aisladoconstituye un planteamiento diametralmente dis-tinto. Los objetivos, en este caso, son tres: opti-mizar la preservación, conocer las característicasdel ógano que vamos a trasplantar y atenuar far-macológicamente las consecuencias de la isque-mia. La solución para perfusión más utilizada esla de F.O. Belzer (Universidad de Wisconsin)(Tabla 4). En 1989 Hoffmann17 subraya la efica-cia clínica de la solución para perfusión basadaen HES (hidroxi-etil-almidón) como coloide enpreservaciones renales prolongadas. Comohechos peculiares citaremos la utilización de ade-nina y ribosa como sustratos metabólicos másestables para la producción de ATP y la adiciónde calcio en bajas concentraciones18. Se añadegluconato como anión impermeable19, manitol

Tabla 4Solución para perfusión de Belzer(HES: hidroxietil almidón coloide)

Componentes Belzer-HES

Gluconato sódico (mM) 80

HES (g/L) 50

Albúmina sérica humana (g/dL) -

KH2PO4 (mM) 25

Glucosa (mM) 10

Glutation (mM) 3

Adenosina (mM) -

Gluconato magnésico (mM) 5

Sulfato magnésico (mM) -

Adenina (mM) 5

Ribosa (mM) 5

Cloruro cálcico (mM) 0,5

Hepes (mM) 10

Manitol (mM) 30

Penicilina G (U) 200.000

Dexametasona (mg) 8

Insulina (U) 40

Na+ (mEq/L) 100 ± 5

K+ (mEq/L) 25 ± 2

Osmolaridad (mOsm/L) 305

por su efecto osmótico, sodio como catión másimportante19, elevadas concentraciones de pota-sio y fosfato, glutatión como agente reductor ylimitante de la lesión secundaria a radicaleslibres de oxígeno20, HEPES como tampón, hidró-xido sódico para conseguir neutralidad del pH ymagnesio y dexametasona como sustancias esta-bilizadoras de membrana.

Un reciente trabajo21 que lleva a cabo un exce-lente metaanálisis comparativo entre las técnicasde hipotermia simple (HS) y preservación hipotér-mica de órgano aislado (PH) mostraba conclusio-nes interesantes. En primer lugar, la utilizaciónde PH resulta beneficiosa al compararla con HS,asociándose con un riesgo relativo de disfuncióninicial del injerto de 0.804 (intervalo confianza95% de 0.672-0.961). No se halló evidencia de queeste efecto fuera distinto en riñones que provení-an de donantes en parada cardiaca o a corazónbatiente (donante clásico en muerte cerebral).Existían evidencias de que las características delflujo de la perfusión durante la PH podía ser unindicador de viabilidad del órgano; sin embargo,los datos resultaban inadecuados para calcular laespecificidad y sensibilidad de cualquier testbasado en estos hallazgos. La concentración de α-glutatión-S-transferasa (un marcador de dañocelular) en la perfusión puede constituir la basede un test sólido. Un límite de 2800 µg/100 g pro-porciona una sensibilidad de 93% y una especifi-cidad de 33%. La evidencia económica publicadaes aún de calidad baja. Los datos basales sugie-ren que a largo plazo la PH puede resultar másbarata y más efectiva que la HS tanto en injertosconvencionales como en aquellos con isquemianormotérmica inicial prolongada.

NUEVOS CONCEPTOS EN ISQUEMIAFRÍA Y DAÑO RENAL

En los últimos años algunos autores haninvestigado cuál es la sucesión de procesos queacompaña a la isquemia, y que condicionarán laaparición tras el implante de una fase más omenos prolongada y/o reversible de disfuncióninicial del injerto. En estos nuevos conceptosintrínsecos de la lesión por isquemia parece esen-cial el papel de la mitocondria. Es en esa estruc-tura donde se desarrollará la lesión diana celularque producirá el fallo funcional inicial del órgano.

Los procesos que referiremos a continuación hansido principalmente estudiados por el grupo deAK Salahudeen en la Universidad de Mississipi.Este autor ha presentado unos magníficos traba-jos donde se aportan datos tanto molecularescomo microscópicos2,3,22-24.

Podemos ver esquemáticamente la sucesión dehechos lesivos en las Figuras 2 y 3. La isquemia(normotérmica e hipotérmica) induce necrosiscelular, más o menos importante según la dura-ción de la misma, las características del donante ydel propio riñón. Es decir, estamos hablando deuna población celular que se pierde definitivamen-te. Durante la preservación hipotérmica se desa-rrollan también alteraciones mitocondriales rela-cionadas directamente con el frío: es un estadocelular de apoptosis latente o pre-apoptosis. En elmomento de la revascularización del injerto (reper-fusión), esas células pasan a una fase activa deapoptosis debido a la activación de una cascada desucesos bioquímicos, perdiéndose otro porcentajecelular de modo irreversible. Nuevamente lascaracterísticas del donante, del órgano y de la cali-dad de preservación serán esenciales. Es decir, laisquemia se relaciona con destrucción celulardirecta por necrosis. La revascularización o reper-fusión con pérdida celular por apoptosis25.

Veamos con más detenimiento qué ocurreexactamente en la mitocondria celular durante lafase de isquemia hipotérmica. El frío inducirá laelevación del calcio intracelular, la aparición deradicales libres de oxígeno en el medio así como lainversión de la relación BCL-2/BAX (proteínas de

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Isquemia normotérmica

Necrosis celular

ISQUEMIA FRIA DEPLECCION ATP/GTP

REPERFUSION

APOPTOSIS: destrucción de células con cambios subletales tras laisquemia fría. TRATAMIENTOS ANTIAPOPTOTICOS PUEDEN

REDUCIR LA DISFUNCION DE LOS ORGANOS CONSERVADOS ENHIPOTERMIA

? ?

FIGURA 2. Sucesión cronológica de procesos lesivos pro-ducidos por la isquemia en el injerto renal.

membrana) en la mitocondria. Es-tos cambios producen la aperturade unos poros de la membrana mi-tocondrial (pore) con edema mito-condrial secundario. La alteraciónde la membrana de la mitocondriafacilita la salida de citocromo-C almedio extramitocondrial. Este cito-cromo-C, en el momento de la re-perfusión del órgano puede estimu-lar la agregación de determinadasmoléculas pro-apoptóticas con acti-vación final de la enzima pro-cas-pasa 3 y de la vía proteolítica de lascaspasas. Ello permitirá el desarro-llo de la apoptosis de forma comple-ta. Ese edema mitocondrial progre-sivo puede observarse en micros-copía electrónica durante la fase dehipotermia (Fig. 4) y constituye el

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FIGURA 3. Edema mitocondrial inducido por la isquemia fría y la reperfu-sión: proceso molecular (de Salahudeen AK. Cold ischemic injury of trans-planted kidneys: new insights from experimental studies. Am J PhysiolRenal Physiol 287: F181-F187, 2004).

FIGURA 4. Edema mitocondrial progresivo inducido espontáneamente en 48 horas por la isquemia fría: proceso microscópico.Limitación del edema mediante la presencia de desferrioxamina (DFO) en la solución de preservación (abajo dcha.). (DeSalahudeen AK. Cold ischemic injury of transplanted kidneys: new insights from experimental studies. Am J Physiol RenalPhysiol 287: F181-F187, 2004).

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hecho clave a partir del cual se producirá la apop-tosis celular en la revascularización del injerto. Noha sido aún extensamente estudiado y constituyeel punto fundamental en que se centran la mayo-ría de investigaciones actuales. Toda manipula-ción farmacológica debería llevarse a cabo duran-te la fase de hipotermia. El objetivo será reducir lalesión mitocondrial, y por tanto, aumentar lapoblación celular viable en el momento de lareperfusión al atenuar la apoptosis25.

POSIBILIDADES EXPERIMENTALES YCLÍNICAS DE MODULAR LA LESIÓN

CELULAR POR HIPOTERMIALos sucesivos procesos que tienen lugar en el

interior de la célula durante la fase de hipotermiaconstituyen los puntos diana de una posiblemodulación farmacológica. La atenuación deestos cambios se relacionan en diversos trabajosexperimentales con una disminución significativadel porcentaje de apoptosis celular en la reperfu-sión del órgano25. ¿Cuáles son estos cambiosmoleculares relacionados con el frío y suscepti-bles de atenuación? (Tabla 5):

1) Activación de vías calcio-dependientes. Lahipotermia altera la regulación estricta que exis-te en los niveles de calcio citosólico, producién-dose una elevación significativa de los mismos26.Esta alteración puede inducir activación de algu-nos enzimas proteolíticos calcio-dependientes,como la calpaína. Esta enzima activada es capazde generar destrucción de la proteína del citoes-queleto celular espectrina durante la revasculari-zación del órgano, lo que se relacionaría con pér-

dida de la estructura y polaridad celulares. LaPKC (proteína-quinasa C) es una molécula pro-teica reguladora del ciclo celular y relacionadacon la capacidad de recuperación celular trasisquemia normotérmica27. Dispone de varias iso-enzimas (d,e). La isoforma e podría ser protecto-ra, mientras que la d sería destructora. La utili-zación de EGTA (quelante cálcico) añadido en lasolución de preservación26 o de inhibidores ines-pecíficos de PKC28 son maniobras que handemostrado, experimentalmente reducir las lesio-nes celulares relacionadas con el frío.

2) Lesión por radicales libres de oxígeno (RLO)durante la hipotermia. La utilización de antioxi-dantes en la solución de UW tenía como objetivola prevención del efecto de los RLO producidosdurante la revascularización del órgano. Trabajosexperimentales han demostrado que los RLOintervienen en la lesión celular por frío29. Se hapodido comprobar cómo en el órgano en hipoter-mia, especialmente en aquellas células queexpresan genéticamente la enzima Mn-SOD mito-condrial, se producen RLO por lo que la propiamitocondria sería una fuente significativa de pro-ducción de estas moléculas29. La adición de des-ferrioxamina (DFO) a la solución UW puede au-mentar significativamente su capacidad antioxi-dante durante la hipotermia, reduciendo de ma-nera clara las lesiones celulares secundarias alfrío23,29.

3) Liberación de iones metálicos durante la fasede hipotermia. En las células normales, no existeproducción o liberación de iones metálicos. Sinembargo, en la célula sometida a isquemia fría seha detectado experimentalmente la liberación demetales libres, especialmente de origen microso-mal29. Estas moléculas metálicas pueden induciruna reacción que resulta en la producción deradicales tóxicos hidroxilo. La administración deDFO a la solución de preservación ha demostra-do, en algunos trabajos2,3 un efecto citopotectorfrente a estos metales libres. Las causas queexplicarían esto podrían ser diversas: la quela-ción directa de metales, así como un teórico efec-to estimulador de la expresión del gen reguladorde la síntesis de ferritina. Esta molécula puedeactuar como agregante de iones metálicos. Sudisminución en el medio, estimulado por el frío,sería perjudicial para la célula30.

Tabla 5Puntos diana de modulación de la lesión mitocondrialdurante la fase de hipotermia del órgano

• Altos niveles Ca++ libre intracelular

• Activación de enzimas proteolíticos destructores decitoesqueleto celular (calpaína)

• Radicales libres de oxígeno en células con sobreexpre-sión de Mn- superoxidodismutasa (SOD) mitocondrial

• Aparición de iones metal libres de origen microsomal

• Síntesis de F2 isoprostanos vasoconstrictores (forma-dos por peroxidación de ácido araquidónico de lípidostisulares)

• HO-1: proteína de estrés. Sobreexpresión en célulastubulares activa producción de ferritina, quelante demetales libres

4) Producción de isoprostanos-F2 vasoconstric-tores inducida por el frío. La administración deDFO en la solución de preservación o la inclu-sión de otros antioxidantes puede disminuir lapresencia de F2-isoprostanos en el medio29.Usualmente, la producción de prostaglandinasvasoconstrictoras se relaciona con la peroxida-ción lipídica estimulada por la acción de RLOdurante la fase de revascularización del injerto.Sin embargo, en trabajos experimentales conconservación de plasma a –20°C ha podidodetectarse la aparición de F2-isoprostanos en elmedio31. Estas moléculas se vio que proveníande la peroxidación de lípidos que contenían gru-pos araquidónicos y que se encontraban en elplasma y en los tejidos. Los efectos biológicosson idénticos a las prostaglandinas, con vaso-constricción y disminución del flujo vascularrenal. Este efecto podría relacionarse con unefecto directo de los isoprostanos F2-a sobre laarteriola aferente, produciendo disminución con-comitante del filtrado glomerular32. Nuestrogrupo ha demostrado recientemente que, en con-diciones experimentales, durante la perfusiónhipotérmica del riñón aislado, el incremento deresistencia vascular renal cursa concomitante aun mantenimiento de las cifras de aclaramientode creatinina, lo que se relacionaría más biencon un efecto vasoconstrictor sobre la arteriolaeferente33.

5) Inducción de proteínas de estrés en la mem-brana celular: HO-1 inducida. HO-1 es una prote-ína de estrés que produce degradación de proteí-nas de grupo hemo, liberando en el procesometales libres, monóxido de carbono y bilirrubi-na. Son varios los trabajos experimentales quedemuestran que la sobreexpresión de esta enzi-ma en la membrana de las células tubulares serelaciona, a través de una mayor producción demetales libres, con una inducción de síntesis deferritina, con liberación colateral de bilirrubina yCO34. La ferritina, agregante de iones metálicos,actuaría como protector celular. Se podría inten-tar estimular la sobrexpresión de HO-1 mediantetransferencia genética o induciendo su síntesiscon grupos hemina.

6) La desferrioxamina como agente protector apli-cable en clínica. Han sido publicados varios artícu-los sobre el papel de la DFO en la modulación de la

agresión celular por la isquemia fría en el injerto.Este agente farmacológico puede reducir el gradode necrosis celular, apoptosis secundaria e inclu-so producción de isoprostanoides relacionadoscon la fase de hipotermia. Su acción se desarro-llaría exclusivamente tras su adición a la solu-ción de conservación, no como medicación inyec-tada en el sistema vascular en el momento de lareperfusión.

CONCLUSIONESEn los últimos años se están realizando im-

portantes avances en la comprensión de losmecanismos a través de los cuales la isquemialesiona el injerto renal y condiciona una faseposttrasplante de disfunción inicial. Existen dosagresiones principales: la necrosis celular direc-ta, producida igualmente por la isquemia nor-motérmica e hipotérmica; la apoptosis celular,facilitada durante la fase de isquemia (estadolatente celular) y activada definitivamente en elmomento de la revascularización. El elementocelular diana de estas lesiones es la mitocon-dria. La administración de ciertos fármacos enla solución de preservación durante el períodode hipotermia en trabajos experimentales, comola desferrioxamina, ha demostrado su utilidad.En cuanto a las técnicas de preservación debe-remos diseñar nuevas soluciones teniendo encuenta las lesiones específicas celulares. Pareceque la perfusión de órgano aislado puede mos-trar ventajas frente a la hipotermia simple,reduciendo el período de disfunción inicial loque mejora el pronóstico del injerto y reduce loscostes del procedimiento. El futuro aparece, portanto, apasionante. Queda mucho por hacer.Debemos trasplantar no sólo órganos en núme-ro, sino manteniendo y aumentando el nivel decalidad de los mismos35.

REFERENCIAS1. Lledó-García E, Hernández C, Díez-Cordero JM, García-

Barreno P, del Cañizo-López JF. Hydrodynamic and biochem-ical effects of isolated hypothermic renal perfusion dependingon the pump model and perfusion solution. Transpl Proc 352003;1661-1663.

2. Salahudeen AK, Haider N, May W. Cold-ischemia and thereduced long-term survival of cadaveric renal allografts.Kidney Int 2004;65:713-718.

3. Salahudeen AK. Cold ischemic injury of transplanted kid-neys: new insights from experimental studies. Am J PhysiolRenal Physiol 2004;287:F181-F187.

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14. Weinberg JM. The cell biology of ischemic renal injury.Kidney Int 1991;39:476-500.

15. Shoskes DA, Halloran PF. Delayed graft function in renaltransplantation: etiology, management and long-term signif-icance. J Urol 1996;155(6):1831-1840.

16. Sakon M, Ariyoshi H, Umeshita K, Monden M. Ischemia-reperfusion injury of the liver with special reference to calci-um-dependent mechanisms. Surg Today 2002;32:1-12.

17. Rabb H, Daniels F, O´Donnell M, Haq M, Saba SR, Keane W,Tang WW. Patophysiological role of T lymphocites in renal is-chemia reperfusion injury in mice. Am J Physiol Renal Phy-siol 2000;279: F525-F531.

18. Molitoris BA, Sandoval R, Sutton TA. Endothelial injury andysfunction in ischemic acute renal failure. Crit Care Med2002;30:S235-S240.

19. Collins GM, Bravo-Suugarman M, Terasaki PI. Kidneypreservation for transportation. Initial perfusion and 30hours´ice storage. Lancet 1969;2:1219-1222.

10. Belzer FO, Southard JH. Principles of solid organ preserva-tion by cold storage. Transplantation 1988;45:673-676.

11. Ploeg RJ, Gloossens D, McAnulty JF. Succesful 72-hour coldstorage of dog kidneys with UW solution. Transplantation1988;46:191-196.

12. Todo S, Tzakis A, Starzl TE. Preservation of livers with UWor Euro-Collins solution. Transplantation 1988;46:925-927.

13. Moen J, Claesson K, Pienaar H, Lindell S, Ploeg RJ. Pre-servation of dog liver, kidney and pancreas using the Belzer-UW solution with a high-sodium and low potassium content.Transplantation 1989;47:940-945.

14. Evans PJ, Tredger JM, Dunne JB, Halliwell B. Catalyticmetal ions and the loss of reduced glutathione from Univer-sity of Wisconsin preservation solution. Transplantation 1996;62:1046-1049.

15. Huang H, Salahudeen AK. Cold induces catalytic ironrelease of cytochrome P-450 origin: a critical step in coldstorage-induced renal injury. Am J Transplant 2002;2:631-639.

16. Nardo B, Bertelli R, Montalti R, Beltempo P, Puviani L, PacileV, Cavallari A. Preliminary results of a clinical randomizedstudy comparing Celsior and HTK solutions in liver preser-vation for transplantation. Transplant Proc 2005 Jan-Feb;37(1):320-322.

17. Hoffmann RM, Stratta RJ, D´Alessandro AM, Sollinger HW,Kalayoglu M, Pirsch JD, Southard JH, Belzer FO. Combinedcold storage-perfusion preservation with a new syntheticperfusate. Transplantation 1989;47(1):32-37.

18. McAnulty JF, Ploeg RJ, Southard JH, Belzer FO. Succesfulfive-day perfusion preservation of the canine kidney. Trans-plantation 1989;47:37-41.

19. McAnulty JF, Vreughdenhil PK, Southard JH, Belzer FO.Use of UW cold storage solution for machine perfusion ofkidneys. Transpl Proc 1990;22(2):458-459.

20. Vreughdenhil PK, Evans W, Belzer FO, Southard JH. Gluta-thione depletion in cold-stored organs. Transpl Proc 1990;22(2):455-457.

21. J Wight, J Chilcott, M Holmes, N Brewer. The clinical andcost-effectiveness of pulsatile machine perfusion versus coldstorage of kidneys for transplantation retrieved from heart-beating and non-heart-beating donors. Health TechnologyAssessment 2003;Vol 7:No 25.

22. Salahudeen AK, Joshi M, Jenkins JK. Apoptosis versusnecrosis during cold storage and rewarming of human renalproximal tubular cells 1. Transplantation 2001;72(5):798-804.

23. Huang H, Salahuden AK. Cold induces catalytic iron releaseof cytochrome P-450 origin: a critical step in cold storage-induced renal injury. Am J Transplant 2002;2 (7): 631-639.

24. Huang H, He Z, Roberts LJ 2nd, Salahudeen AK. Defero-xamine reduces cold-ischemic injury in a syngeneic kidneytransplant model. Am J Transplant 2003;3(12):1531-1537.

25. Salahudeen AK, Joshi M, Jenkins JK. Apoptosis versusnecrosis during cold storage and rewarming of human renalproximal tubular cells S1. Transplantation 2001;72(5):798-804.

26. Joshi M, Salahudeen AK. PKC and calcium, but not PKA,play a crucial roles in cold-storage-induced human renaltubular cell injury (Abstract). J Am Soc Nephrol 2002;13:547A.

27. Padanilam BJ. Induction and subcellullar localization of pro-tein kinase C isozymes following renal ischemia. Kidney Int2001;59:1789-1797.

28. Fagbemi OS, Northover BJ. Effect of protein kinase C inhi-bitors and 2,3-butenadenione monoxime on the long-termhypothermic preservation of isolatd rat hearts. Clin Sci (Lond)2000; 91:674-683.

29. Salahudeen AK, Huang H, Patel P, Jenkins JK. Mechanismand prevention of cold-storage-induced human renal tubu-lar cell injury. Transplantation 2000;70:1424-1431.

30. Rauen U, Petrat F, Li T, De Groot H. Hypothermia injury/cold-induced apoptosis- evidence of an increase in chelata-ble iron causing oxidative injury in spite of low O2-H2O2.FASEB J 2000;14:1953-1964.

31. Morrow JD, Harris TM, Roberts LJ. Noncyclooxigenase oxi-dative formation of a series of novel prostaglandins: analyti-cal ramifications for measurement of eicosanoids. Anal Bio-chem 1990;184:1-10.

32. Takahashi K, Nammour TM, Fukunaga M, Ebert J, MorowJD, Badr KF. Glomerular actions of a free radical-generatednovel prostaglandin, 8-epi-prostaglandin F2 alpha in the rat.Evidence fo interaction with thromboxane A2 receptors. JClin Invest 1992;90:136-141.

33. Berenguer I, Hernández C, del Cañizo JF, Lledó-García E.Real-time hemodynamic evaluation of kidney grafts by expe-rimental model of ischemia and hypothermic preservation:Computerised system. Int J Artif Organs 2004;27(7):569.

34. Salahudeen AA, Jenkins JK, Huang H, Ndebele K,Salahudeen AK. Overexpression of heme oxygenase pro-tects renal tubular cells against cold storage injury: studiesusing hemin induction and HO-1 gene transfer.Transplantation 2001b;72:1498-1504.

35. Southard JH. Coffee creamer, the bionic man, and organpreservation. Surgery. 2002 Feb;131(2):228-229.

Dr. E. Lledó GarcíaServicio de UrologíaHospital General Universitario Gregorio MarañónDoctor Esquerdo, 4628007 Madrid

(Trabajo recibido el 30 de noviembre 2004)

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Innovaciones en la compresión de los efectos de la isquemia fría en el injerto renal