Trapianto di polmone

Il trapianto polmonare è un'opzione salvavita per i pazienti con insufficienza respiratoria, con un alto rischio di mortalità nonostante una terapia farmacologica ottimale. Le indicazioni più comuni sono la BPCO (broncopneumopatia cronica ostruttiva), la fibrosi polmonare idiopatica, la fibrosi cistica, il deficit di alfa1-antitripsina e l'ipertensione polmonare primitiva. Indicazioni meno comuni sono le malattie polmonari interstiziali (ad esempio, la sarcoidosi), le bronchiectasie e le cardiopatie congenite.

Il trapianto polmonare singolo o doppio viene utilizzato con pari successo nella maggior parte delle malattie polmonari senza coinvolgimento cardiaco; l'eccezione sono le infezioni croniche diffuse (ad esempio, bronchiectasie), in cui è preferibile il trapianto polmonare doppio. Il trapianto cuore-polmone è indicato nella sindrome di Eisenmenger e in qualsiasi malattia polmonare con grave disfunzione ventricolare irreversibile; il cuore corpulmonale non è un'indicazione per tale trapianto poiché la condizione spesso recidiva dopo il trapianto polmonare. Il trapianto polmonare singolo e doppio viene eseguito con la stessa frequenza e almeno otto volte più spesso del trapianto cuore-polmone.

Le controindicazioni relative includono l'età (65 anni per il trapianto di un singolo polmone, 60 per il trapianto di due polmoni, 55 per il trapianto cuore-polmoni), il fumo attivo, precedenti interventi chirurgici al torace e, per alcuni pazienti con fibrosi cistica e in alcuni centri medici, infezioni polmonari causate da ceppi resistenti di Burkholderia cepacia, che aumentano significativamente il rischio di morte.

Quasi tutti i polmoni provengono da donatori cadaverici cerebralmente morti e cardioattivi. Meno comunemente, se gli organi del donatore cadaverico non sono idonei, viene utilizzata una frazione di donatore vivente per il trapianto (solitamente nel trapianto da genitore a figlio). Il donatore deve avere meno di 65 anni, non aver mai fumato e non avere malattie polmonari attive, come dimostrato dall'ossigenazione (Pa _O² /Fi _O² > 250-300 mmHg), dalla compliance polmonare (pressione inspiratoria di picco < 30 cm H₂O a VT ₁₅ ml/kg e pressione espiratoria positiva = 5 cm H₂O) e da un aspetto macroscopico normale alla broncoscopia. Donatori e riceventi devono essere anatomicamente (determinati dall'esame radiografico) e/o fisiologicamente (volume polmonare totale).

Il momento del rinvio al trapianto deve essere determinato da fattori quali il grado di ostruzione (FEV1, volume espiratorio forzato in 1 secondo, FEV - volume espiratorio forzato < 25-30% del predetto nei pazienti con BPCO, deficit di alfa1-antitripsina o fibrosi cistica); Pa < 55 mmHg; Pa c > 50 mmHg; pressione atriale destra > 10 mmHg e pressione sistolica di picco > 50 mmHg per i pazienti con ipertensione polmonare primaria; progressione dei sintomi clinici, radiografici e fisiologici della malattia.

Il trapianto polmonare rimane ancora uno dei settori meno sviluppati della trapiantologia moderna. Il successo del trapianto polmonare dipende dalla corretta selezione del donatore e del ricevente, dalla diagnosi precoce delle crisi di rigetto, dall'efficacia dell'immunosoppressione e da una corretta terapia anti-infettiva nel periodo postoperatorio.

Lo sviluppo di una malattia polmonare in fase terminale con distruzione del parenchima polmonare o del sistema vascolare è una delle principali cause di disabilità e mortalità nei pazienti adulti. Sono state sviluppate diverse opzioni di trapianto per il trattamento della malattia polmonare in fase terminale, ciascuna con i propri vantaggi teorici e pratici. Tra queste, il trapianto polmonare e il trapianto cuore-polmone. La scelta della procedura di trapianto polmonare si basa in gran parte sulle conseguenze derivanti dal mantenimento del polmone nativo in situ. Ad esempio, il trapianto di un singolo polmone non è indicato in presenza di infezione o grave enfisema bolloso nel polmone controlaterale. Un'infezione crociata infetterebbe il polmone sano trapiantato e una grave malattia bollosa nel polmone nativo può portare a un'ampia discrepanza tra perfusione e ventilazione e a uno spostamento del mediastino. In questi casi, si preferisce il trapianto di entrambi i polmoni. Il trapianto di un singolo polmone è abbastanza fattibile senza CPB e raramente è complicato da emorragia. Un altro vantaggio del trapianto polmonare singolo è che l'anastomosi bronchiale eseguita guarisce con un numero significativamente inferiore di complicazioni rispetto all'anastomosi tracheale singola nel trapianto polmonare doppio.

Il trapianto polmonare doppio può portare a migliori risultati funzionali nel trattamento dell'ipertensione polmonare terminale. Il trapianto polmonare doppio richiede l'uso di CPB con eparinizzazione sistemica completa e dissezione mediastinica estesa, entrambe con un rischio elevato di coagulopatia postoperatoria. Il trapianto polmonare sequenziale bilaterale, recentemente utilizzato nella pratica clinica, può rappresentare un'alternativa al trapianto in blocco di polmoni doppi, poiché combina i vantaggi dell'utilizzo di un'anastomosi bibronchiale ed elimina la necessità di CPB.

Nella diagnosi di ipertensione polmonare cronica con insufficienza ventricolare destra, il metodo di scelta è il trapianto del complesso cuore-polmone. Tuttavia, se le capacità funzionali del cuore sono preservate, il trapianto di un polmone isolato può essere ottimale per un paziente con malattia polmonare terminale.

Caratteristiche anatomiche e fisiologiche dell'apparato respiratorio e alterazioni fisiopatologiche nello stadio terminale delle malattie polmonari parenchimatose Lo stadio terminale delle malattie polmonari parenchimatose ha un'eziologia restrittiva, ostruttiva o infettiva. Le malattie polmonari restrittive sono caratterizzate da fibrosi interstiziale con perdita di elasticità ed estensibilità del polmone. La maggior parte delle malattie fibrotiche è di natura idiopatica (di origine incerta), ma può anche essere causata da danno da inalazione o da processi immunitari. Le malattie polmonari interstiziali colpiscono i vasi sanguigni con successiva manifestazione di ipertensione polmonare. Le malattie di questa categoria si manifestano funzionalmente con una diminuzione dei volumi polmonari e della capacità di diffusione con una velocità di flusso d'aria preservata.

La causa più comune di broncopneumopatia ostruttiva allo stadio terminale è l'enfisema causato dal fumo, ma esistono altre cause, tra cui l'asma e alcune malattie congenite relativamente rare. Tra queste, il deficit di alfa1-antitripsina associato a enfisema bolloso grave. Nelle malattie ostruttive, la resistenza delle vie aeree aumenta notevolmente, la velocità di flusso espiratorio si riduce, il volume residuo aumenta significativamente e il rapporto ventilazione-perfusione viene alterato.

La fibrosi cistica e le bronchiectasie hanno un'eziologia infettiva tipica dello stadio terminale delle malattie polmonari. La fibrosi cistica causa ostruzione delle vie aeree periferiche con muco, bronchite cronica e bronchiectasie. Inoltre, lo stadio terminale delle malattie vascolari polmonari può essere conseguenza dell'ipertensione polmonare primaria, una malattia relativamente rara a eziologia sconosciuta che si manifesta con un aumento del RVP dovuto a iperplasia muscolare dell'arteria polmonare e fibrosi delle arteriole di piccolo diametro. Un'altra causa di deformazione del letto arterioso polmonare è la cardiopatia congenita con sindrome di Eisenmenger e le malformazioni artero-venose diffuse.

Le principali indicazioni al trapianto nella fase terminale di qualsiasi malattia polmonare sono il progressivo deterioramento della tolleranza, l'aumento della richiesta di ossigeno e la ritenzione di CO2. Altri fattori che predeterminano il trapianto sono la necessità di un supporto infusionale continuo e la manifestazione di incapacità fisica e sociale.

L'esecuzione dell'operazione dipende dalla velocità di progressione del deficit funzionale e dalla capacità del ventricolo destro di compensare la progressione dell'ipertensione polmonare. Data la limitata disponibilità di organi donati, controindicazioni specifiche al trapianto polmonare includono grave malnutrizione, malattie neuromuscolari o dipendenza dal ventilatore (poiché la forza dei muscoli respiratori è fondamentale per il buon esito del recupero); grave deformità della parete toracica o malattia pleurica (che complicano le procedure chirurgiche e la ventilazione postoperatoria); e progressione dell'insufficienza ventricolare destra o dipendenza da glucocorticoidi (poiché la guarigione delle vie aeree anastomizzate è ostacolata dagli steroidi).

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Trapianto di polmone: preparazione preoperatoria

I test di funzionalità polmonare preoperatori e il cateterismo cardiaco destro, i rapporti ventilazione/perfusione e l'emogasanalisi arteriosa sono molto utili per prevedere potenziali difficoltà che potrebbero verificarsi durante e dopo l'induzione. Ad esempio, una riduzione del flusso espiratorio e un intrappolamento d'aria polmonare anomalo possono aumentare l'ipossiemia e l'ipercapnia e portare a instabilità emodinamica durante la ventilazione con maschera e dopo l'intubazione tracheale. Una pressione arteriosa polmonare (PAP) elevata può indicare la necessità di CPB poiché l'insufficienza ventricolare destra può svilupparsi quasi improvvisamente quando si inizia la ventilazione monopolmonare o si sutura l'arteria polmonare. Anche in assenza di ipertensione polmonare, in questi casi è raccomandato un bypass veno-venoso, poiché lo scambio gassoso è fortemente compromesso. Ovviamente, il monitoraggio della pressione arteriosa sistemica e polmonare è fondamentale nel trapianto polmonare, sebbene una grave dispnea possa rendere difficile il cateterismo della vena giugulare interna prima dell'induzione.

Trapianto di singolo polmone

La procedura di trapianto di un singolo polmone prevede la pneumonectomia e l'impianto del nuovo polmone, nonché la mobilizzazione dell'omento su un peduncolo vascolare per il trasferimento ai bronchi. Se i polmoni nativi presentano lo stesso danno e non vi sono segni di cicatrici pleuriche, si sceglie il polmone sinistro per il trapianto per motivi tecnici: le vene polmonari destre del ricevente sono meno accessibili di quelle sinistre, il bronco sinistro è più lungo e l'emitrace sinistro può accogliere più facilmente un polmone del donatore di dimensioni maggiori rispetto a quello del ricevente. La maggior parte dei chirurghi preferisce che il polmone del donatore venga collassato durante l'asportazione, utilizzando bloccatori bronchiali e tubi endobronchiali a doppio lume a questo scopo.

Per l'induzione dell'anestesia, si utilizza una tecnica di intubazione rapida, preferendo farmaci privi di effetti cardiodepressivi e istaminogeni (ad esempio, etomidato, bromuro di vecuronio). L'uso di ossido di diazoto viene evitato nei pazienti con bolle o aumento del PVR, nonché nei casi in cui sia necessario il 100% di ossigeno per mantenere una saturazione arteriosa accettabile. Gli oppioidi ad alto dosaggio, la potente IA in combinazione con miorilassanti a lunga durata d'azione vengono utilizzati con successo per mantenere l'anestesia. Con l'inizio della ventilazione monopolmonare, di norma, si verificano brusche alterazioni dello scambio gassoso e dell'emodinamica. I metodi per migliorare l'ossigenazione in queste condizioni includono l'uso della PEEP nel polmone dipendente, la CPAP o la ventilazione ad alta frequenza nel polmone indipendente con sutura dell'arteria polmonare. Se a questo punto la PAP aumenta bruscamente, può svilupparsi un'insufficienza ventricolare destra.

Vasodilatatori e/o agenti inotropi possono ridurre il carico di lavoro sul cuore destro; se inefficaci, si deve proseguire con la ventilazione monopolmonare. Analogamente, se i parametri emodinamici o la saturazione arteriosa sistemica peggiorano con il clampaggio dell'arteria polmonare prima della pneumonectomia, potrebbe essere necessario utilizzare il bypass cardiopolmonare.

Una volta che il polmone del donatore è stato riperfuso, il periodo ischemico termina, ma la saturazione arteriosa sistemica è solitamente bassa finché il graft non viene adeguatamente ventilato. A questo punto, potrebbe essere necessaria una broncoscopia per rimuovere secrezioni o sangue dalle vie aeree e ripristinare il gonfiaggio del graft. Una volta completata l'anastomosi bronchiale, l'omento viene spostato nel torace su un peduncolo vascolare intatto e avvolto attorno all'anastomosi bronchiale. Una volta chiuso il torace, il tubo endobronchiale viene sostituito con un tubo endotracheale standard.

Doppio trapianto polmonare

Il trapianto polmonare doppio è più comunemente utilizzato nei pazienti con ipertensione polmonare primaria o fibrosi cistica. Il trapianto con doppio blocco polmonare viene eseguito in posizione supina e, poiché entrambi i polmoni vengono sostituiti simultaneamente, è obbligatorio l'uso del bypass cardiopolmonare. L'arresto cardioplegico viene utilizzato per eseguire l'anastomosi del moncone atriale sinistro contenente tutti e quattro gli orifizi venosi polmonari. Le vie aeree sono interrotte a livello della trachea, quindi viene utilizzato un tubo endotracheale standard. Poiché l'apporto arterioso sistemico alla trachea è compromesso, questa viene avvolta da un omento vascolarizzato. Una dissezione retrocardiaca estesa provoca spesso denervazione cardiaca e il sanguinamento postoperatorio è difficile da controllare. Il trapianto polmonare singolo sequenziale bilaterale è stato introdotto per la stessa coorte di pazienti indicati per il trapianto con doppio blocco polmonare, ma elimina la necessità di CPB e anastomosi tracheale. Uno svantaggio relativo di questa operazione è che con l'impianto sequenziale, il tempo di ischemia del secondo trapianto polmonare è significativamente prolungato.

Procedura di trapianto polmonare

Una soluzione di conservazione a base di cristalloidi freddi contenente prostaglandine viene infusa nei polmoni attraverso le arterie polmonari. Gli organi del donatore vengono raffreddati con soluzione salina ghiacciata in situ o tramite bypass cardiopolmonare e quindi rimossi. Viene somministrato un ciclo profilattico di antibiotici.

Il trapianto di un singolo polmone richiede una toracotomia posterolaterale. Il polmone nativo viene rimosso e si formano anastomosi con i monconi corrispondenti di bronchi, arterie polmonari e vene polmonari del polmone del donatore. L'anastomosi bronchiale richiede l'intussuscezione (inserimento di un'estremità nell'altra) o il bendaggio con omento o pericardio per ottenere una guarigione adeguata. I vantaggi sono una tecnica chirurgica più semplice, l'assenza di macchina cuore-polmone e di anticoagulanti sistemici (di solito), un'accurata selezione delle dimensioni e l'idoneità del polmone controlaterale dello stesso donatore per un altro ricevente. Gli svantaggi includono la possibilità di un'incompatibilità di ventilazione/perfusione tra il polmone nativo e quello trapiantato e la possibilità di una scarsa guarigione di una singola anastomosi bronchiale.

Il trapianto polmonare doppio richiede una sternotomia o una toracotomia trasversale anteriore; la procedura è simile a due trapianti polmonari singoli sequenziali. Il vantaggio principale è la completa rimozione di tutto il tessuto danneggiato. Lo svantaggio è la scarsa guarigione dell'anastomosi tracheale.

Il trapianto del complesso cuore-polmone richiede una sternotomia mediale con bypass polmonare-cardiaco. Vengono realizzate anastomosi aortica, atriale destra e tracheale; l'anastomosi tracheale viene realizzata immediatamente al di sopra del sito di biforcazione. I principali vantaggi sono una migliore funzionalità dell'innesto e una guarigione più affidabile dell'anastomosi tracheale, poiché i collaterali coronaro-bronchiali si trovano all'interno del complesso cuore-polmone. Gli svantaggi sono la lunga durata dell'intervento e la necessità di un apparato circolatorio artificiale, la selezione precisa delle dimensioni e l'utilizzo di tre organi donati per paziente.

Prima della riperfusione del polmone trapiantato, ai riceventi viene spesso somministrato metilprednisolone per via endovenosa. Il consueto ciclo di terapia immunosoppressiva include inibitori della calcineurina (ciclosporina o tacrolimus), inibitori del metabolismo delle purine (azatioprina o micofenolato mofetile) e metilprednisolone. La globulina antitimocitaria o OKTZ viene somministrata a scopo profilattico per le prime due settimane dopo il trapianto. I glucocorticoidi possono essere sospesi per consentire la normale guarigione dell'anastomosi bronchiale; vengono sostituiti da dosi più elevate di altri farmaci (ad esempio, ciclosporina, azatioprina). La terapia immunosoppressiva viene continuata a tempo indeterminato.

Il rigetto si sviluppa nella maggior parte dei pazienti nonostante la terapia immunosoppressiva. Sintomi e segni sono simili nelle forme iperacute, acute e croniche e includono febbre, dispnea, tosse, riduzione di SaO2 _, infiltrati interstiziali alle radiografie e una riduzione del FEV1 superiore al 10-15%. Il rigetto iperacuto deve essere distinto dalla disfunzione precoce del trapianto, causata dal danno ischemico durante la procedura di trapianto. La diagnosi è confermata dalla biopsia transbronchiale broncoscopica, che rivela infiltrazione linfocitaria perivascolare dei piccoli vasi. I glucocorticoidi per via endovenosa sono solitamente efficaci. Il trattamento dei casi ricorrenti o refrattari è variabile e include glucocorticoidi ad alte dosi, ciclosporina aerosolizzata, globulina antitimocitaria e RT-β-glucosio.

Il rigetto cronico (dopo 1 anno o più) si verifica in meno del 50% dei pazienti e si manifesta sotto forma di bronchiolite obliterante o, meno comunemente, aterosclerosi. Il rigetto acuto può aumentare il rischio di rigetto cronico. I pazienti con bronchiolite obliterante presentano tosse, dispnea e riduzione del FEV1, con o senza evidenza fisica o radiografica di patologia delle vie aeree. La polmonite deve essere esclusa nella diagnosi differenziale. La diagnosi si effettua mediante broncoscopia e biopsia. Nessun trattamento è particolarmente efficace, ma possono essere presi in considerazione glucocorticoidi, globulina antitimocitaria, OCTG, ciclosporina inalatoria e un nuovo trapianto.

Le complicanze chirurgiche più comuni sono la scarsa guarigione delle anastomosi tracheali o bronchiali. Meno del 20% dei pazienti sottoposti a trapianto polmonare singolo sviluppa stenosi bronchiale, che provoca dispnea e ostruzione delle vie aeree; questa condizione può essere trattata con dilatazione e posizionamento di stent. Altre complicanze chirurgiche includono raucedine e paralisi diaframmatica dovute a lesione del nervo laringeo ricorrente o del nervo frenico; dismotilità gastrointestinale dovuta a lesione del nervo vago toracico; e pneumotorace. Alcuni pazienti sviluppano aritmie sopraventricolari, probabilmente dovute a alterazioni della conduzione causate dalla sutura tra vena polmonare e atrio.

Qual è la prognosi per il trapianto di polmone?

A 1 anno, il tasso di sopravvivenza è del 70% per i pazienti con trapianto da donatore vivente e del 77% per i trapianti da donatore cadavere. Complessivamente, il tasso di sopravvivenza a 5 anni è del 45%. Il tasso di mortalità è più elevato nei pazienti con ipertensione polmonare primaria, fibrosi polmonare idiopatica o sarcoidosi e più basso nei pazienti con BPCO o deficit di alfa1-antitripsina. Il tasso di mortalità è più elevato con i trapianti di un singolo polmone rispetto ai trapianti di due polmoni. Le cause di morte più comuni entro 1 mese sono l'insufficienza del graft primario, il danno da ischemia e riperfusione e le infezioni (ad es. polmonite) escludendo il citomegalovirus; le cause più comuni tra 1 mese e 1 anno sono le infezioni e, dopo 1 anno, la bronchiolite obliterante. I fattori di rischio per la morte includono la mancata compatibilità del citomegalovirus (donatore positivo, ricevente negativo), la mancata compatibilità HLA-DR, il diabete e la precedente necessità di ventilazione meccanica o supporto inotropo. La recidiva di malattia è rara, più comune nei pazienti con malattia polmonare interstiziale. La tolleranza all'esercizio fisico è alquanto limitata a causa della risposta iperventilatoria. Il tasso di sopravvivenza a 1 anno per il trapianto cuore-polmone è del 60% per i pazienti e gli innesti.

Valutazione delle condizioni del paziente dopo il trapianto polmonare

Il trattamento postoperatorio dei pazienti dopo trapianto polmonare isolato include un supporto respiratorio intensivo e la diagnosi differenziale tra rigetto e infezione polmonare, per la quale vengono utilizzate biopsie transbronchiali eseguite con un broncoscopio flessibile. L'insufficienza respiratoria precoce può verificarsi a causa di lesioni da conservazione o da riperfusione ed è caratterizzata dalla presenza di un gradiente artero-alveolare di ossigeno pronunciato, ridotta elasticità del tessuto polmonare (bassa compliance polmonare) e presenza di infiltrati parenchimatosi, nonostante una bassa pressione di riempimento cardiaco. In questi casi, si utilizza solitamente la ventilazione meccanica con PEEP, ma date le peculiarità dell'anastomosi delle vie aeree appena ripristinate, la pressione inspiratoria viene mantenuta a valori minimi. Anche la FiO2 viene mantenuta ai valori più bassi che consentono di ottenere una saturazione ematica sufficiente.

Oltre alle complicanze chirurgiche, che possono includere sanguinamento, emotorace e pneumotorace, disfunzione precoce del trapianto e necessità di ventilazione meccanica prolungata, il trapianto polmonare comporta un rischio estremamente elevato di complicanze infettive. Il polmone è unico tra gli organi viscerali trapiantati in quanto è direttamente esposto all'ambiente. Un drenaggio linfatico alterato, un'inadeguata funzione epiteliale ciliata e la presenza di una linea di sutura attraverso le vie aeree: questi e altri fattori aumentano la suscettibilità dei polmoni trapiantati alle infezioni. Durante il primo mese postoperatorio, i batteri sono la causa più comune di polmonite. Dopo questo periodo, la polmonite da CMV diventa la più comune. Gli episodi di rigetto acuto dopo il trapianto polmonare sono comuni e difficili da differenziare dalle infezioni sulla base delle sole caratteristiche cliniche. Questa distinzione è fondamentale perché i corticosteroidi utilizzati per trattare il rigetto possono peggiorare la polmonite e promuovere una sepsi sistemica generalizzata. Campioni di liquido di lavaggio broncoalveolare o di espettorato ottenuti durante la broncoscopia possono essere utili per diagnosticare eziologie infettive. Per stabilire la diagnosi di rigetto è necessaria una biopsia polmonare transbronchiale o aperta.

Il sanguinamento è la complicanza più comune dopo un trapianto polmonare doppio en bloc, soprattutto nei pazienti con malattia pleurica o sindrome di Eisenmenger con estese collaterali vascolari mediastiniche. I nervi frenico, vago e laringeo ricorrente sono ad alto rischio durante il trapianto polmonare e la loro lesione complica il processo di svezzamento dalla ventilazione meccanica e il ripristino di un'adeguata respirazione spontanea. La guarigione primaria si verifica solitamente per la maggior parte delle anastomosi bronchiali; molto raramente, le fistole bronchiali portano a stenosi, che può essere trattata con successo con stent in silicone e dilatazioni. Al contrario, le falle anastomose tracheali portano spesso a mediastinite fatale. La bronchiolite obliterante, caratterizzata dalla distruzione dei piccoli bronchioli respiratori, è stata descritta dopo il trapianto cuore-polmone.

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