مواضيع المحاضرة: Transplantation
background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

Transplantation 

 
     transferring an organ, tissue, or cell from one place to 
another. 
 
Autotransplants 
 
Transfer of tissue or organs from one part of an individual 
to another part of the same individual. They are the most 
common type of transplants and include skin grafts, vein 
grafts for bypasses, bone and cartilage transplants, and 
nerve transplants. Because the donor and the recipient are 
the same person and no immunologic disparity exists, no 
immunosuppression is required. 
Allotransplants 
Transfer from one individual to a different individual of the 
same species —the most common scenario for most solid 
organ transplants performed today. Immunosuppression is 
required for allograft recipients to prevent rejection. 
Xenotransplants 
 
nvolve transfer across species barriers. Currently, 
xenotransplants are largely relegated to the laboratory, 
given the complex, potent immunologic barriers to success. 
Orthotopic graft

a graft placed in its normal anatomical site 
Heterotopic graft
: a graft placed in a site different from 
that where the organ is normally located. 
Structural  grafts
  biologic e.g. arterial and heart valve grafts 
or synthetic, e.g. Dacron vascular prosthesis. 
 

HISTORY 

The first human-to-human kidney transplants 
by Yu Yu Voronoy in the 1930s (which were unsuccessful 
because of failure to address the immunologic barriers). 
1954 Joseph Murray performed first human kidney 
transplant with long-term success between identical twins 
(Boston, MA, USA). 


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

1963 Thomas Starzl performed the first human liver 
transplant (Denver, CO, USA) 
1966 Richard Lillehei and William Kelly performed the first 
human whole-organ pancreas transplant (along with a 
kidney transplant) (Minneapolis, MN, USA) 
1967 Christiaan Barnard performed the first human heart 
transplant (Cape Town, South Africa) 
1968 Derom performed the first human lung transplant 
(Ghent, 
Belgium) 
1974 Sutherland and Najarin performed the first human 
pancreatic islet transplant (Minneapolis, MN, USA) 
1981 Reitz and Shumway performed the first successful 
human heart–lung transplant (Stanford, CA, USA) 
Many new agents have been developed and approved for use 
in clinical transplantation; scores of others are currently 
being tested in clinical trials. These agents have allowed for 
progressively more specific targeting of the immune system 
pathways involved in the rejection process. As a result, 
rejection rates have substantially declined for all types of 
transplants, and graft survival rates have increased. 
 

TRANSPLANT ANTIGENS 

The main antigens involved in triggering rejection are coded 
for by a group of genes known as the major histocompatibility 
complex 
(MHC). These antigens, and hence genes, define the 
"foreign" nature of one individual to another within the 
same species. In humans, the MHC complex is known as the 
human leukocyte antigen 
(HLA) system. It comprises a series 
of genes located on chromosome 6.  
The HLA antigens are grouped into two classes, 
which differ in their structure and cellular distribution. 
Class I molecules (named HLA-A, -B, and -C) are found on 
the membrane of all nucleated cells. 
Class II molecules (named HLA-DR, -DP, and -DQ) 
generally are expressed by antigen-presenting cells (APCs) 
such as B lymphocytes, monocytes, and dendritic cells. 


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

ABO blood group antigens 

The ABO blood group antigens are expressed not only by 
red blood cells but also by most other cell types. For all types 
of organ allograft it is vitally important to ensure that 
recipients receive a graft that is ABO blood group 
compatible otherwise naturally occurring anti-A or anti-B 
antibodies will likely cause hyperacute graft rejection. 
There is no need to take account of Rhesus antigen 
compatibility. 
 

REJECTION 

Rejection can be classified into four types, based on timing 
and pathogenesis: hyperacute 
accelerated acute acute , and 
chronic 

 

I. 

Hyperacute 

occurs within minutes after the transplanted organ is 
reperfused 
is due to the presence of preformed antibodies in the 
recipient. 
These antibodies may be directed against the donor's HLA 
antigens or they may be anti-ABO blood group antibodies. 
Either way, they bind to the vascular endothelium in the 
graft and activate the complement cascade, leading to 
platelet activation and to diffuse intravascular coagulation. 
The result is a swollen, darkened graft, which undergoes 
ischemic necrosis. 
This type of rejection generally is not reversible, so 
prevention is key. 
Prevention is best done by making sure the graft is ABO-
compatible and by performing a pretransplant crossmatch. 
The cross-match is an in vitro test that involves mixing the 
donor's cells with the recipient's serum to look for evidence 
of donor cell destruction by recipient antibodies. A positive 
cross-match indicates the presence of preformed antibodies 
in the recipient that are specific to the donor, thus a high 
risk of hyperacute rejection if the transplant is performed. 


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

 

II. 

Accelerated Acute 

within the first few days posttransplant 
involves both cellular and antibody-mediated injury. 
It is more common when a recipient has been sensitized by 
previous exposure to antigens present in the donor, resulting 
in an immunologic memory response. 
 

III.  Acute 

within days to 6 months posttransplant. 
It is predominantly a cellmediated process, with 
lymphocytes being the main cells involved. 
Biopsy of the affected organ demonstrates a cellular 
infiltrate, with membrane damage and apoptosis of graft 
cells. 
Usually reversible. 
 
 

IV.  Chronic 

occurs after 6 months posttransplant. 
Now chronic rejection is an increasingly common problem. 
Histologically, the process is characterized by atrophy, 
fibrosis, and arteriosclerosis. 
Clinically, graft function slowly deteriorates over months to 
years posttransplant. 
A number of risk factors have been identified for chronic 
rejection of a kidney transplant: 
• previous episodes of acute rejection; 
• poor HLA match; 
• long cold ischaemia time; 
• cytomegalovirus (CMV) infection; 
• raised blood lipids; 
• inadequate immunosuppression (including poor 
compliance). 
 

Graft-versus-host disease 


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

The donor liver and small bowel both contain large numbers 
of immunocompetent lymphocytes and these may 
react against HLA antigens expressed by recipient tissues 
leading to graft-versus-host disease (GVHD). 
When GVHD develops it frequently involves the skin, 
causing a characteristic rash on the palms and soles. It may 
also involve the liver (after small bowel transplantation) and 
the gastrointestinal tract (after liver transplantation). 
GVHD is a serious and sometimes fatal complication. 
 

IMMUNOSUPPRESSION 

The success of modern transplantation is in large part due to 
the successful development of effective immunosuppressive 
agents. Without these agents, only transplants between 
genetically identical individuals would be possible. 

CORTICOSTEROIDS 

inhibit the production of T-cell lymphokines, which are 
needed to amplify macrophage and lymphocyte responses. 
Steroids in high doses are the first-line choice of many 
clinicians for the initial treatment of acute cellular rejection. 
Steroids also are an integral part of most maintenance 
immunosuppressive regimens.(e.g., prednisone at 30 mg/d in 
adults), tapering to the maintenance dose of 5 to 15 mg/d 
over 3 to 6 months. 
Common side effects include 
mild cushingoid facies and habitus, acne, increased appetite, 
mood changes, hypertension, proximal muscle weakness, 
Osteoporosis, glucose intolerance, and impaired wound 
healing. Less common are posterior subcapsular cataracts, 
glaucoma, and aseptic necrosis of the femoral heads.  
These serious side effects have fueled the current interest in 
withdrawing patients from steroids within a few months 
posttransplant, or avoiding steroids altogether. 
 

AZATHIOPRINE (Imuran) 

Antimetabolite, converted in the liver to its active metabolite 
6-mercaptopurine. Interferes with DNA and RNA synthesis 


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

Used in maintenance protocols 
1–3 mg/kg per day for maintenance 
Side effects: bone marrow suppression leukopenia, 
thrombocytopenia, and anemia. Liver dysfunction, GI 
disturbances (nausea and vomiting), pancreatitis, and 
alopecia. 
With the introduction of newer agents such as 
mycophenolate mofetil (MMF), the use of AZA has 
decreased significantly, and may be discontinued 
altogether in the near future. 
 

CYCLOSPORINE (Sandimmune) 

inhibits the activity of calcineurin. Doing so impairs 
expression of several critical T-cell activation genes, the 
most important being for IL-2(Interleukin-2). 
As a result, T-cell activation is suppressed. 
The metabolism of cyclosporine is via the cytochrome P-450 
system, therefore several drug interactions are possible. 
Adverse effects of cyclosporine can be classified as renal or 
nonrenal. 
Nephrotoxicity is the most important and troubling adverse 
effect of cyclosporine. 
nonrenal side effects most commonly hirsutism and gingival 
hyperplasia. 
Several neurologic complications, including headaches, 
tremor, and seizures, also have been reported. 
Other nonrenal side effects include hyperlipidemia, 
hepatotoxicity, and hyperuricemia. 
Oral dose is 8–10 mg/kg per day (given in two divided doses) 

 

TACROLIMUS (Prograf) 

Tacrolimus (FK506) is a metabolite of the soil fungus 
Streptomyces tsukubaensis

Tacrolimus, like cyclosporine inhibits calcineurin and IL-2 
synthesis. 


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

Tacrolimus is 100 times more potent than cyclosporine on a 
molar basis. 
Side effects: Nephrotoxicity, Hypertension 
hypercholesterolemia, and hypomagnesemia. 
IV 0.05–0.1 mg/kg per day. 
 

SIROLIMUS (Rapamune) 

A macrolide antibiotic derived from a soil actinomycete 
(previously known as rapamycin 
) is structurally similar to 
tacrolimus and binds to the same immunophilin (FKBP). 
mTOR inhibitors. 
Unlike tacrolimus, it does not affect calcineurin activity. 
The net result is to prevent progression from the G1 to the S 
phase of the cell cycle, halting cell division. 
Side effects: Thrombocytopenia, elevation of the serum 
triglyceride and cholesterol levels. 
May allow early withdrawal of steroids. 
2–4 mg/d. 
 

MYCOPHENOLATE MOFETIL (CellCept) 

is isolated from the mold Penicillium glaucum 
Antimetabolite inhibits inosine monophosphate 
dehydrogenase, which is a crucial, rate-limiting enzyme in 
de novo synthesis of purines. 
adverse events with MMF are similar to those seen with 
AZA. Notable exceptions are GI side effects (diarrhea, 
gastritis, and vomiting), which are more common with 
MMF. Clinically, significant leucopenia also is more 
common, affecting about one third of recipients. 
1 g bid PO (may need 1.5 g in black recipients). 
 

POLYCLONAL ANTIBODIES 

Polyclonal antibodies are produced by immunizing animals 
such as horses or rabbits with human lymphoid tissue, 
allowing for an immune response, removing the resultant 
immune sera, and purifying the sera in an effort to remove 
unwanted antibodies.  


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

Polyclonal antibodies have been successfully used as 
induction agents to prevent rejection and to treat acute 
rejection episodes. 
 

MONOCLONAL ANTIBODIES 

Monoclonal antibodies directed against the IL-2 receptor on 
T lymphocytes (CD25) are commonly given at the time of 
transplantation. 
 

Side effects of non-specific immunosuppression 

Infection 
■ Transplant recipients are at high risk of opportunistic 
infection, especially by viruses 
■ Viral infection may result from reactivation of latent virus 
or from primary infection 
■ CMV is a major problem 
■ Bacterial and fungal infections are also common 
■ Risk of infection is highest during first 6 months after 
transplantation 
■ Chemoprophylaxis is important in high-risk patients 
■ Pre-transplant vaccination against community-acquired 
infection should be considered 
Malignancy 
■ Recipients are at risk of post-transplant 
lymphoproliferative disorder 
■ There is a high risk of squamous cancer of the skin and 
recipients should be reviewed regularly 
 

ORGAN PROCUREMENT AND 
PRESERVATION 

Most of the organs used for transplantation are obtained 
from either: 

1.  Live related donors. 
2.  Live unrelated donors. 
3.  brainstem-dead, heart-beating deceased donors (brain 

death). 


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

4.  Non-heart beating deceased donors(cardiac death). 
 

When testing for brain death, hypothermia, medication side 
effects, drug overdose, and intoxication must be excluded. 
Clinical testing for brainstem death 
1.Absence of cranial nerve reflexes 
■ Pupillary reflex 
■ Corneal reflex 
■ Pharyngeal (gag) and tracheal (cough) reflex 
■ Oculovestibular (caloric) reflex 
2.Absence of motor response 
The absence of a motor response to painful stimuli 
3.Absence of spontaneous respiration 
 
Apnoea test: After pre-ventilation with 100% oxygen for at 
least 5 min, the patient is disconnected from the ventilator 
for 10 min to confirm absence of respiratory effort, during 
which time the arterial P
co2 level should be > 60 mmHg to 
ensure adequate respiratory stimulation. 
Confirmatory tests must verify the absence of intracranial 
blood flow on brain flow studies or the 
presence of an isoelectric electroencephalogram reading. 
 

Maximum and optimal cold storage times 

Organ 

Optimal storage 
time (hours) 

Safe maximum 
storage time 
(hours) 

Kidney 

< 24  

48 

Liver 

< 12  

24 

Pancreas 

< 10  

24 

Small intestine 

< 4  

Heart 

< 3  

Lung 

< 3  

 

KIDNEY TRANSPLANTATION 

A kidney transplant now represents the treatment of choice 
for patients with end-stage renal disease (ESRD).  


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

Compared with dialysis, it is associated with better patient 
survival and superior quality of life, and is more cost 
effective. 
Untreated malignancy and active infection are absolute 
contraindications to a transplant, because of the requisite 
lifelong immunosuppression. 
Preoperative Evaluation 
The preoperative evaluation can be divided into four parts: 
medical, surgical, immunologic, and psychosocial. 
The surgical evaluation should identify vascular or urologic 
abnormalities that may contraindicate or complicate a 
transplant. 
The immunologic evaluation involves determining blood 
type, tissue type (HLA-A, -B, or -DR antigens), and presence 
of any cytotoxic antibodies against HLA antigens (because of 
prior transplants, blood transfusions, or pregnancies). 
The psychosocial evaluation is necessary to ensure that 
transplant candidates understand the nature of the 
transplant procedure and its attendant risk. They must be 
capable of rigorously adhering to the medical regimen 
posttransplant. 
 
Tests Done Before Transplantation 

1. Tissue typing. 
2. ABO blood group compatibility. 
3. Complete blood picture. 
4. Renal function tests. 
5. To exclude diabetes, hypertension, HIV, Hepatitis B 
and C infections. 
6. Bilateral renal angiography or MRA to study vascular 
pattern. 

 
Complications 

1. 

HEMORRHAGE 

usually it occurs from unligated vessels in the graft hilum or 
from the retroperitoneum of the recipient. 


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

2. 

VASCULAR COMPLICATIONS 

Vascular complications can involve  

-  donor vessels (renal artery thrombosis or stenosis, 

renal vein thrombosis), 

-  recipient vessels [iliac artery thrombosis, 

pseudoaneurysms, and deep venous thrombosis 
(DVT)], or both. 

3. 

UROLOGIC COMPLICATIONS 

leakage or obstruction, generally occur in 2 to 10% of 
kidney recipients. 

4. 

LYMPHOCELE 

The reported incidence of lymphoceles (fluid collections of 
lymph that generally result from cut lymphatic vessels in the 
recipient) is 0.6 to 18%.. 
Symptoms are generally related to the mass effect and 
compression of nearby structures (e.g., ureter, iliac vein, 
allograft renal artery). 
Ultrasound is used to confirm a fluid collection. 
The standard surgical treatment is creation of a peritoneal 
window to allow for drainage of the lymphatic fluid into the 
peritoneal cavity, where it can be absorbed. Either a 
laparoscopic or an open approach may be used. Another 
option is percutaneous insertion of a drainage catheter, with 
or without sclerotherapy; however, it is associated with some 
risk of recurrence or infection. 

5. 

OTHER COMPLICATIONS 

A wide variety of medical complications can be seen after a 
kidney transplant. 

a.  Infections are probably the most common, 
b. complications affecting the cardiac, GI, and neurologic 

systems also have been well described posttransplant. 

 
Most centers now report patient survival rates exceeding 
95% during the first posttransplant year for all kidney 
Recipients and 5 year survival about 80 %. 
 

PANCREAS TRANSPLANTATION 


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

A successful pancreas transplant can establish 
normoglycemia and insulin independence in diabetic 
recipients 
drainage procedure must be performed to handle the 
pancreatic exocrine secretions. Options include 
anastomosing the donor duodenum to the recipient bladder 
or to the small bowel. 
Complications 
THROMBOSIS 
HEMORRHAGE 
PANCREATITIS 
INFECTIONS 
UROLOGIC COMPLICATIONS 
Bladder drainage of the exocrine pancreas may result in the 
following complications: 
• bladder/duodenal anastomotic leaks; 
• cystitis (because of the effect of pancreatic enzymes); 
• urethritis/urethral stricture; 
• reflux pancreatitis; 
• urinary tract infection; 
• haematuria; 
• metabolic acidosis (caused by loss of bicarbonate in the 
urine). 
 

ISLET CELL TRANSPLANTATION 

The pancreas consists of two separate functional systems 
(endocrine and exocrine), but it is only the endocrine 
component that is of use in the transplant process. 
Therefore, the concept of transplanting simply the cells 
responsible for the production of insulin is very logical and 
attractive. 
The purified islets can then be injected into the recipient, 
most commonly into the portal vein. The islet cells then 
engraft in the hepatic parenchyma and secrete insulin 
Potential complications associated with the injection include 
portal hypertension, hepatic abscesses, and bacteremia. 
 


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

LIVER TRANSPLANTATION 

A liver transplant is indicated for liver failure, whether 
acute or chronic. Liver failure 
The indications for liver transplantation fall into four 
groups: 
• cirrhosis; 
• acute fulminant liver failure; 
• metabolic liver disease; 
• primary hepatic malignancy. 
Types: 

1.  whole liver transplant. 
2.  Partial liver transplant (left lobe or right lobe). 

 
 

INTESTINAL TRANSPLANTATION 

However, intestinal transplants remain the least frequently 
performed of all transplants, with the highest rejection rates 
and the lowest graft survival rates. About 200 cm of the 
distal small bowel is used.  
Indications for transplant include the following: 
• intestinal atresia; 
• necrotising enterocolitis; 
• volvulus; 
• disorders of motility; 
• mesenteric infarction; 
• Crohn’s disease; 
• trauma; 
• desmoid tumours. 
 

HEART AND LUNG TRANSPLANTATION 

Heart transplantation is a well-established therapy for end-
stage heart failure. 
 

POSTTRANSPLANT 
LYMPHOPROLIFERATIVE DISORDER 


background image

Iraqia University                           College of Medicine                                       Surgery  
3

rd

 stage                                       Wed. 13

th

 – Apr – 2016                            Dr. Firas Fadhil 

Lymphomas constitute the largest group of noncutaneous 
neoplasms in transplant recipients.The vast majority 
(>95%) of these lymphomas consist of a spectrum of B-cell 
proliferation disorders associated with EBV, 
known collectively as posttransplant lymphoproliferative 
disorder 
(PTLD). 
 

Xenotransplantation 

(i.e., transplants of organs between different species) 
Problems facing xenotransplant 

1. 

Formidable immunological barrier. 

2. 

High risk of infection transmitted. 




رفعت المحاضرة من قبل: Muqdad A Younis
المشاهدات: لقد قام 7 أعضاء و 62 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل