Journal of Chest Surgery

The Korean Society for Thoracic and Cardiovascular Surgery (대한심장혈관흉부외과학회)
권호 표지

Effect of Antibody Titer on Xenograft Survival in Pig-To-Dog Heterotopic Cardiac Xenotransplantation -Opening of Xenotrasplantation Era-

돼지\longrightarrow개 이소이종심장 이식모델에시 생존에 미치는 항체 역가의 영향 -이종이식시대의 개막-

  • 이정렬 (서울대학교 의과대학 흉부외과학교실) ;
  • 김희경 (서울대학교병원 바이오이종장기 연구개발센터) ;
  • 김지연 (서울대학교병원 바이오이종장기 연구개발센터) ;
  • 최대영 (서울대학교병원 바이오이종장기 연구개발센터) ;
  • 이재형 (서울대학교병원 바이오이종장기 연구개발센터) ;
  • 위현초 (서울대학교병원 바이오이종장기 연구개발센터) ;
  • 강희정 (한림대성심병원 진단검사의학과) ;
  • 김영태 (서울대학교 의과대학 흉부외과학교실) ;
  • 강병철 (서울대학교병원 바이오이종장기 연구개발센터)
  • Published : 2004.05.01
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Abstract

Xenotransplantation in discordant species results in immediate and irreversible hyperacute rejection due to natural antibodies, IgM. With this, antibody depletion is one option to reduce hyperacute rejection, we investigated the effect of PCPP (postcentrifugal plasmapheresis) on the depletion of natural antibodies and the effect of antibody titer on xenograft survival. Material and Method: Outbred swines (n=4) weighing 10∼20 kg were used as donors and mongrel dogs (n=4) weighing 25∼30 kg were used as recipients. Recipient canines underwent plasmapheresis (COBE TPE Laboratories, Lakewood. CO, USA). Pre-transplantation PCPP was peformed on day －2 and day 0. There were three groups (Group 0: no PCPP, Group 1: 1 pla sma-volume (PV) at day －2 and 2 PV at day 0, Group 2: 2 PV at day －2 and 2 PV at day 0). A swine heart was heterotopically transplanted into a recipient's abdominal infrarenal aorta and inferior vena cava. Mean percent depletion of total IgM and IgG in plasma of the recipients was calculated. Serum albumin, electrolyte, complement activity and coagulation factors were measured. Histopathologic examination of heart specimens was performed. Result: Mean percent depletion of IgM and IgG were 95.7$\pm$1.2%, 80.5$\pm$2.4% in the group 2 at the end of PCPP. The percent depletion of serum albumin concentration was decreased from 2.8 to 1.4 g/㎗ in the group 1 and 3.0 to 1.5 g/㎗ in the group 2. Complement hemolytic activity was decreased in group 1 and 2, but returned to normal level within 24 hours. Complement hemolytic activity was reduced to 10% of pre-PCPP level in group 2. Serum fibrinogen decreased to 20% or less and was recovered within 24 hours in group 2. Antithrombin III decreased but less than fibrinogen. PT and aPTT were sometimes but not always prolonged during plasmapheresis. After plasmapheresis, PT and aPTT were prolonged beyond the measurable level. D-dimer was not found during PCPP, but appeared and maintained from 10 minutes after trasplantation. Graft Survival time was 5 min in group 0, and it was 90$\pm$0 min in the group 2. Histopathologic changes were more typically characterized by edema, hemorrhages, thrombosis in all groups at the end of experiment. Conclusion: PCPP effectively removed immuoglobulins and reduced the titer of natural antibodies, as a result, significantly prololonged swine heart xenograft survival.

이종간 장기이식은 즉각적이고 비가역적 초급성 거부 반응을 초래하는데 자연항체인 IgM이 주원인으로 알려져 있다. 따라서 항체를 제거하는 것이 초급성 거부반응을 감소시키는 하나의 방법이 될 수 있다. 이에 연구자들은 돼지\$\longrightarrow$ 개 이소 심장이식 모델에서 자연항체를 제거하기 위해 원심분리 후 혈장분반술(postcentrifugal plasmapheresis-PCPP)을 사용하고 수혜견의 항체 변화와 이종 심장이식 시 생존시간을 관찰하였다. 대상 및 방법: 10∼20 kg의 이계 교배시킨 돼지를 공여돈으로, 25∼30 kg의 잡종개를 수혜견으로 사용하였다. 실험군에 해당하는 수혜견은 COBE TPE plasmapheresis device(COBE Laboratories, Lakewood. CO)로 PCPP를 시행하였다. 심장이식 2일 전과 이식 당일 PCPP를 진행하였다. 대조군은 PCPP를 수행하지 않았다. 그룹 1에서는 PCPP를 1 plasma-volume(PV)을 시행하고, 2일 후 2 PV를 실시하였다. 그룹 2는 2 PV를 시행하고 2일 후 2 PV로 PCPP를 실시하였다. 돼지의 심장은 이소심장 이식법으로 수혜견의 복강내 신하(infrarenal) 대동맥과 하대정맥에 이식하였다. 수혜견 혈장내의 총 IgM과 IgG의 분석은 ELISA방법을 이용하였다. 실험에서 얻은 시료로 혈청 albumin, 전해질, 보체 활성도와 응고 인자의 변화를 관찰하였다. 또한 이식된 심장의 초급성 거부 반응을 확인하기 위해 이식 거부반응을 경험한 심장 절편을 조직 병리학적으로 관찰하였다. 결과: PCPP 방법으로 처리한 그룹 2에서의 혈장내의 총 IsM과 IgG의 제거율은 각각 95.7$\pm$1.2%, 80.5$\pm$2.4%를 나타냈다. 또한 각 그룹에서 혈청 albumin 농도가 감소하는 것을 관찰하였는데 그룹 1에서는 2.8에서 1.4g/㎗, 그룹 2에서는 3.0에서 1.5 g/㎗의 감소를 보였다. 보체 활성도는 PCPP를 시행하면 감소하였다가 PCPP시행 후 약 24시간 후면 정상으로 회복되었다. 2 PV로 2회 시행한 PCPP에서의 보체 활성도는 시행 전의 10% 수준까지 감소되었다. PCPP가 혈액응고인자에 미치는 영향을 보면 2 PV의 PCPP 시행으로 fibrinogen의 농도가 시행 전의 20% 수준 이하로 떨어졌으나 이 효과는 24시간 이내에 회복되었고 antithrombin III도 비슷한 양상을 보였으나 fibrinogen보다 소폭의 감소를 보였다. PT, aPTT는 PCPP도중에 간혹 연장되는 경우가 있었으나 늘 일정한 결과는 아니었으며 이식 후에 측정 가능 범위 이상으로 연장되었다. D-dimer의 경우 PCPP 시행 동안에는 검출되지 않았으나 이식 후 10분부터 검출되어 지속되었다. PCPP를 수행하지 않은 그룹 0 수혜견에 이식한 심장의 생존시간은 5분이었으나 PCPP에 의해 자연항체를 제거 후 이식된 심장의 생존시간은 90분으로 현저한 증가를 보였다. 또한 조직 병리학적으로도 이식 거부에 대한 특징이 그룹 0에 비해 그룹 2에서 지연됨을 확인하였다. 결론: PCPP는 수혜견의 자연항체를 효과적으로 제거하여 초급성 거부반응을 감소시킴으로써 결국 돼지의 이종 이식 전 심장의 생존시간을 증가시켰다.

Keywords

References

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