Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
1
Solution de perfusion, de conservation et de
reperfusion d'organes.
La présente invention a trait à des solutions de
perfusion, de conservation (ou stockage), et de reperfusion
d'organes, y compris pour transplantations cardiaques. Elle
a également trait à un procédé de mise en oeuvre de ces
solutions appliquëes aux différentes phases d'une
transplantation.
L'une des principales cause d'échec des
transplantatioris cardiaques provient des risques de
dégradation, voire de nécrose, du greffon qui se manifestent
lors de la réoxyqénation de l'orqane transplanté, et qui
sont liés à l'ischémie généralement prolongée entre le début
de l'explantation chez le donneur et la fin de
l'implantation chez le receveur.
Une ischëmie de quatre à cinq heures constitue,
par exemple d,sns la cas du coeur, la limite supérieure
tolérable et n'exclut pas de nombreux accidents.
CA 02106249 2004-01-29
20497-636
2
Pour limiter ce risque, de nombreux auteurs ont
proposé et utilisé des solutions protectrices, tant pour la
perfusion de l'organe à explanter, que pour sa conservation
à basse température,. et sa reperfusion lors de la
transplantation.
Des exemples de ces solutions sont les solutions
x. HTK de Bretschneider
. COLLINS*
~
, ST THOMAS
. OW*
~-
. Stanford.
Ces solutions ne présentent cependant que des
avantages limités et n'offrent qu'une protection au plus
partielle contre les risques qui apparaissent lors de la
reperfusion et que l'on attribue en partie à la production
métabolique de radicaux libres de l'oxygène produits en
quantités abondantes, notamment lors de la réoxygénation de
l'organe ischémique.
Le risque de dégradations oxydatives cellulaires
et membranaires provenant de la production de ces radicaux a
fait l'objet de plusieurs études dans le domaine de la
protection myocardique par cardioplégie. Ces différents
travaux ont suggéré d'introduire, dans les solutions
protectrices utilisées, des substances antioxydantes.
Différents composés ont été proposés, les uns, tels que les
déferoxamine, allopurinol, catalase, peroxydase, comme étant
susceptibles de s'opposer à la production des radicaux
libres, d'autres, tels que la superoxyde dismutase, pouvant
détruire ces radicaux, d'autres encore, tels que la vitamine
E ou des équivalents (Trolox) étant susceptibles de
"neutraliser" les radicaux libres.
*Trade-mark
~1i~62 49
3
Parmi ces derniers composés figurent également des
molécules porteuses de groupements thiols comme la
N-acétylcystéine ou le glutathion réduit (GSH), lequel a été
considéré comrne "piégeur" (scavenger) de radicaux libres.
Cependant, la littérature est partagée sur l'intérêt du
glutathion. Voir :
- G.W. Standeven et al., J. Thorac. Cardiovasc.
Surg. 1979, 78, 893-907 Cold-Blood potassium cardioplegia ;
- M. Bernier et al., Reperfusion-induced
Arrhythmias arid Oxygen-derived Free Radicals, Circulation
Research, Vol. 58, n 3, Mars 1986, 331-340 ;
- J.C. Chatham et al., Depletion of Myocardial
Glutathione: Its effects on heart function and metabolism
during ischaemia and reperfusion, Cardiovascular Research,
1988, 22, 833-839 ;
- A. Blaustein et al., Myocardial Glutathione
Depletion Impairs Recovery After Short Periods of Ischaemia,
Circulation, Vol. 80, n 5, Novembre 1989 ;
- A. Singh et al., Relation Between Myocardial
Glutathione Content and Extent of Ischaemia - Reperfusion
Injury, Circulatiori, Vol. 80, n 6, décembre 1989,
1795-1803 ;
- W. N. Wicomb et al., Role of Glutathione in
24-hour Heart Storage by Microperfusion Using a New
Polyethylene Glycol Solution, J. Mol. Cell Cardiol. 22
(supplément V) 1990, p. 82 ;
- V. Kantamneni et al., Extended Preservation of
Canine Myocardium Using UW Solution, J. Mol. Cell Cardiol.
1990 (Suppl. V) ; 22: 22 (Abstr).
L'adjonction de N-acétylcystéine est étudiée par
M. B. Forman, Glutathione Redox Pathway and Reperfusion
4
Injury, Circulation, Vol. 78, n 1, Juillet 1988, 202-213.
Il suggère qu'un traitement par la N-acétylcystéine (NAC)
avant la reperfusion, peut améliorer la récupération
postischémiqueõ
S'il peut donc apparaître intéressant d'utiliser
des substances agissant contre la production ou l'effet des
radicaux libres daris le myocarde dans le cadre de la
protection cai-dioplégique, le choix du composé et les
modalités de mise eri oeuvre n'apparaissait pas évidents et
l'adjonction de ces composés, y compris le glutathion, dans
les solutions de perfusion et de reperfusion myocardique en
pratique hospitalière quotidienne n'avait pas permis
d'aboutir à des résultats décisifs.
Ph. Menasché et al., dans les Piégeurs de
Radicaux Libres dans la Protection Myocardique en Chirurgie
Cardiaque, Ann. Cardiol. Angéiol; 1986, 35 (n 7bis), 747-
452, concluent cependant que la préservation de la fonction
ventriculaire gauche post-ischémique, due à une solution
cardioplégique donnée, pouvait être améliorée
significativement par l'addition d'antioxydants capables de
prévenir la for.mation des radicaux libres ou de les détruire
ou neutraliser. Par contre, le choix de l'antioxydant le
plus efficace enti-e les nombreux candidats dont la
superoxyde dismutase SOD, la peroxydase et le glutathion
n'était pas évident, sans parler des effets secondaires
ou toxiques éventuels. A fortiori lorque l'on passe du
domaine de 1a cardioloplégie, dans lequel les durées
d'ischémie sort relativement courtes, au domaine de la
transplantatiori, la littérature ne fournissait aucune
indication réellement utilisables sur la choix et les
modalités de mise en oeuvre de solutions protectrices
réellement efficaces.
Ph. Menasché et al., ont alors décrit, dans la
demande de br=evet belge BE-A-009101067 des solutions de
perfusion et de conservation et/ou de reperfusion d'organes,
y compris l'organe cardiaque, caractérisées par l'inclusion
d'au moins un composé antioxydant, lequel peut être
notamment piéqeur de radicaux libres de l'oxygène, notamment
le glutathion à l'état réduit, ou un analogue, tel que la
N-acetylcystéine, et par une pression partielle d'oxygène
1C1 nulle ou très abaissée et se maintenant sensiblement à
cette valeur abaissée jusqu'à l'utilisation.
Cependant les différentes solutions connues se
prêtent mal à l'utilisation, à la fois, pour la perfusion
et le stockage, et pour la reperfusion, de sorte que, dans
la pratique, les équipes chirurgicales sont obligées
d'utiliser au moins deux solutions différentes, l'une pour
la perfusion puis le stockage de l'organe explanté, l'autre
pour la reperfusion de l'organe en cours d'implantation.
La présente invention se propose de résoudre ces
20 problèmes et de fournir des solutions protectrices
remarquablement efficaces pour la préservation des organes,
en vue d'interventions chirurqicales et en particulier de
transplantation. Les organes visés comprennent le coeur,
ainsi que les autres organes et, notamment, le foie, le
25 poumon et le rein.
La présente invention a donc pour objet une
solution uniqu-e de perfusion, stockage et reperfusion, ayant
sensiblement la composition suivante
2106249
6
Constituant (par exemple Concentration
en poches de 1 ou 2 1) q/l mmol/litre
K+ 15 5 $
Na+ 100 10 %
Mg++ 13 t 5 %
Ca++ 0.25 t 5 %
Chlorures 41.5 t 5 %
- Chlorure de calcium, 2H20 0,037
- Chlorure de potassium 1,118 t 5 %
- Chlorure de maqnësium 2,642
Histidine (bas(a) 4,650 30 t 10 %
Mannitol 10,930 60 t 5 %
Lactobionate (acide) 28,664 80 t 5 %
Glutamate (aci(le) 2,942 20 f 10 %
Eau (quantité pour un litre réajusté à pH 7,30 t 0,10 à
+ 20 C)
Osmolalité thé<Drique 360 m Osm/kq
Glutathion (ré(luit GSH) ou équivalent 0,5 à 10 mmol/1, (de
préférence 3)
le glutathion réduit, ou équivalent, étant en solution sous
pression partielle d'oxygène réduite ou nulle et se
maintenant sensiblement à cette valeur jusqu'à
l'utilisation.
Cette solution peut être utilisée pendant toutes
les phases d'une transplantation, par exemple en tant que
solution cardiopléqique pour arrêter le coeur du donneur, en
tant que solution de stockage pour le transport et le
stockage hypother:mique de l'organe pendant la
réimplantation, soit sous forme de solution colloïde, soit,
de préférence, après dilution avec le sang.
7
Dans cette solution, la prévention de la surcharqe
en calcium dans les cellules est assurée par la présence du
composant glutamate qui possède la capacité d'activer l'ATP
dans les conditions d'anaérobie, la faible concentration en
calcium qui réduit le transfert par diffusion passive, la
concentration élevée de sodium qui limite l'échange sodium-
calcium, le transfert de calcium par les canaux dépendant du
potentiel électrique étant limité par la faible
concentration en potassium ainsi que par la teneur en
magnésium. Cette formulation ionique de type extra-
cellulaire est rendue possible par la présence simultannée
d'imperméants efficaces. Le mannitol possède la capacité
duale de se comporter comme un aqent osmotique et comme un
piégeur de radicaux libres. Le lactobionate assure une
prévention plus efficace du qonflement cellulaire que le
mannitol seul et la concentration totale en imperméants est
équivalente à celle des protéines intra-cellulaires et des
anions non transferables qui excercent une pression depuis
l'extérieur vers l'intérieur des cellules.
Le pH est, de préférence, faiblement acide (7,
20-7,40) du fait qu'il a été découvert que cette valeur
améliore en oui:re la prévention de la surcharge calcique et,
de plus, que, contrairement à des valeurs plus alcalines,
elle améliore la protection des cellules pendant l'arrêt
ischemique hypotherniique. La solution est avantaqeusement
tamponnée à l'llistidine car il a été découvert que parmi les
tampons utilisables chez l'homme, l'histidine est le seul
qui reste véritablement efficace aux basses températures.
Bien entendu les différents composants de la
solution peuvent étre remplacés par des équivalents, sous
réserve que ceux-ci assurent pratiquement les mêmes
~106~49
fonctions.
Parmi les équivalents du glutathion à l'état
réduit (GSH) on compte ses précurseurs ou substances
apparentées, ses analogues, notamment le glutathion
monoester et la N-acétylcystéine. Cependant d'autres
composés à fonction thiol qui manifesteraient les mêmes
propriétés pourraient être utilisés.
Les solutions conformes à l'invention peuvent être
prévues pour f-itre stockées, sous forme d'une préparation
unique prête à l'emploi et contenant simultanément la
totalité des composants de la solution.
Dans ce cas, et conformément à l'invention, les
solutions sont préparées et conservées à l'abri de l'oxygène
de l'air, en étant par exemple préparées en solutions
dégazées, de préférence sous atmosphère d'azote. Le stockage
et la conservation des solutions selon l'invention
s'effectuent en récipients imperméables à l'air tels que
flacons ou, de préférence, poches en matière plastique
imperméables à l'air, par exemple en composites feuilletés
de type en soi connu.
Cependant, dans une autre forme de réalisation de
l'invention, la solution selon l'invention peut être stockée
sous forme de deux préparations séparées, à savoir une
solution contenant le glutathion réduit, préparée et
conservée à l'abri de l'oxygène de l'air, par exemple dans
une seringue, et une solution pour les autres composants,
qui n'a pas à être nécessairement conservée à l'abri de
l'oxygène de l'air et qui peut donc être contenue dans des
poches usuelles.
De préférence la solution contenant le glutathion
réduit GSH a la composition suivante (pour un litre)
(,-~.~ti(r~~
9
Glutathion (rëduit GSH) 185,4 g/1 600 t 10 % mmol/1
Histidine 4,650 q1l 30 t 10 % mmol/l
Dans ce cas la solution est avantageusement
présentée sous forme d'un kit comprenant :
- une solution contenant, dans une poche ou autre
récipient, par exemple une poche de deux litres, les
différents anions et cations, le mannitol, le lactobionate,
le glutamate et, de préférence, l'histidine,
- une solution contenue dans un récipient étanche
_LO à l'oxygène de l'air, de préférence une seringue, et
contenant le glutathion réduit ou analogue, et de préférence
de l'histidine à la même concentration,
- et des instructions pour assurer, lors de
l'utilisation, le niëlanqe ou l'injection de la solution
séparée contenant le glutathion dans la solution contenant
les autres composants.
Dans ce dernier cas, si la solution contenant les
autres composants n'est pas elle-même à une pression
d'oxygène réduite ou nulle, la notice d'instruction précise
avantageusement que la solution finale, maintenant prête à
0
l'emploi, doit être utilisée dans un faible délai de
quelques heures, par exemple trois ou quatre heures.
De façon avantaqeuse, les solutions selon
l'invention peuvent encore comporter, outre le glutathion
réduit, un cornposé s'opposant à la formation des radicaux
tel que chélateurs des métaux et en particulier la
déféroxamine (DCI).
Par valeur réduite de la concentration d'oxygène
conformément à. l'invention, on entend, de préférence, une
-30 concentration maximale en oxygène dissous inférieure à 0,1
ppm.
2106249
Pour réaliser, à titre d'exemple, une solution
selon l'invention on prépare, dans un milieu aqueux
apyrogène stérilisé, de préférence dégazé, une composition
ayant la teneur suivante
`i Constituant Concentration
g/l mmol/litre
K+ 15
Na+ 100
Mg++ 13
10 Ca++ 0.25
Chlorures 41.5
- Chlorure de calcium, 2H20 0,037
- Chlorure de potassium 1,118
- Chlorure de magnésium 2,642
Histidine (basca) 4,650 30
Mannitol 10,930 60
Lactobionate (acide) 28,664 80
Glutamate (aci(ie) 2,942 20
Eau (quantité pour un litre réajusté à pH 7,30
Osmolalitë théorique 360 mOsm/kq
Dans un milieu aqueux apyrogène stérile dégazé, et
dans des conditions protégées de l'oxygène athmosphérique,
on réalise une solution ayant la teneur suivante, par litre
Concentration
215 q/1 mmol/litre
Glutathion (ré(luit GSH) 185,4 600
Histidine 4,650 30
ez 106249
11
Cette solution est conditionnée sous forme de
seringues protégées de l'oxygène de l'air et ayant une
contenance de 10 mi de solution pour une poche de deux
litres ou de 5 ml pour une poche de un litre.
De préférence l'ensemble est présenté sous forme
d'un kit conte'nant, d'une part, une solution dans une poche
de deux litres, et d'autre part une seringue d'une teneur de
ml.
Pour l'utilisation on injecte le contenu de la
10 seringue dans la poche de façon à diluer le contenu de
seringue dans la poc,he et l'on aboutit à une concentration
de glutathion i-éduit de l'ordre de 3 mmol/l.
La solution ainsi préparée est rapidement utilisée
pour assurer la perfusion de l'organe à explanter pour
obtenir l'arrêt cardiaque. Un volume suffisant de solution
identique préparé de la même façon est utilisé pour la
conservation de l'organe.
Lors de l'implantation on utilise encore une
solution identique pour les opérations de reperfusion, la
solution étant avantageusement mélangée au sang du patient.
