肺移植供肺保護(hù)研究進(jìn)展

黃劍偉，龍小毛（廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院心胸外科，南寧 530021）

自1983年以來，臨床肺移植已取得巨大的成功，并已成為治療終末期肺實(shí)質(zhì)病和肺血管病的唯一有效方法。全世界截至2011年每年完成的肺移植例數(shù)超過1 500例［1］。但不管手術(shù)技術(shù)及圍術(shù)期處理的改進(jìn)，缺血/再灌注誘導(dǎo)的肺損傷（ischemia/reperfusion-induced lung injury）仍然是肺移植術(shù)后早期死亡的重要原因，缺血/再灌注肺損傷主要表現(xiàn)特點(diǎn)為非特異性肺泡損傷、肺水腫及低氧血癥，最嚴(yán)重的表現(xiàn)形式為原發(fā)性移植物功能衰竭（PGF）［2］。肺移植術(shù)后PGF發(fā)生率高達(dá)12% ～25%，發(fā)生后需持續(xù)正壓通氣支持或體外膜肺改善通氣，發(fā)生PGF的肺移植患者早期死亡率高達(dá)70%左右［3-4］。此外，嚴(yán)重的再灌注損傷增加供肺急性排斥反應(yīng)的發(fā)生和長(zhǎng)期的肺功能衰竭［5］。而減輕缺血/再灌注肺損傷與供肺保存效果正相關(guān)［2］，故只有提高供肺的保存技術(shù)，才可能更有效地利用每一個(gè)供肺，降低移植術(shù)后早期死亡率。因此，改善或研究新的供肺保護(hù)技術(shù)是非常有必要的，也是近10年來國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)［1，6］。現(xiàn)就相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

1 經(jīng)典肺保護(hù)方法“深低溫肺保護(hù)液靜態(tài)保存法”

采用4℃低溫肺保護(hù)液（細(xì)胞內(nèi)液如EC液、UW液，細(xì)胞外液如低鉀右旋糖酐液、Perfadex液），經(jīng)肺動(dòng)脈順行灌注或經(jīng)肺靜脈逆行灌注肺組織后獲取供肺，于 4℃深低溫肺保護(hù)液中靜態(tài)保存，此方法可以減輕缺血/再灌注損傷［2］。但缺血、低溫、靜態(tài)保存技術(shù)的主要不足在于［2，7-10］：① 缺血期流量的變化激活內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)，形成活性氧化物，破壞細(xì)胞成分，導(dǎo)致細(xì)胞通透性增加或溶解；② 低溫致鈉泵失活，鉀外流，氯化物內(nèi)流，細(xì)胞內(nèi)鈉蓄積導(dǎo)致細(xì)胞腫脹；③ 低氧使內(nèi)皮細(xì)胞及巨噬細(xì)胞形成促凝特性，促進(jìn)微循環(huán)血栓形成，阻礙了再灌注后血流微循環(huán)的恢復(fù)；④ 缺血激活巨噬細(xì)胞釋放白細(xì)胞介素-8（IL-8）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等促炎性細(xì)胞因子，導(dǎo)致再灌注受體強(qiáng)烈的炎性反應(yīng)；⑤ 深低溫保存過程中仍存在缺血性損傷，且呈進(jìn)行性，與保存時(shí)間呈正相關(guān)；保護(hù)性深低溫對(duì)細(xì)胞代謝的抑制，使供體在保存過程喪失了自我修復(fù)能力。由于上述缺血、低溫、靜態(tài)保存技術(shù)存在的難以克服的缺點(diǎn)，長(zhǎng)時(shí)間的缺血保存可能導(dǎo)致供肺出現(xiàn)“無(wú)再通現(xiàn)象（no-reflow phenomenon）［2］，表現(xiàn)為顯著的微循環(huán)損傷、血流阻塞、再灌注后仍不能再通而出現(xiàn)微循環(huán)缺血。所以單純低溫保存不管做多少改善，目前僅能保存4～8小時(shí)。而由于雙肺移植的中長(zhǎng)期生存率明顯高于單肺移植，雙肺移植已成為肺移植的主流術(shù)式，雙肺移植中的第二供肺由于移植順序的原因，其缺血時(shí)間往往超過8小時(shí)；以至于供肺的轉(zhuǎn)運(yùn)、手術(shù)的安排、乃至手術(shù)操作都受到嚴(yán)重限制，成為肺移植發(fā)展的嚴(yán)重障礙［11-13］。

2 深低溫靜態(tài)保存結(jié)合離體肺體外灌注技術(shù)（EVLP）

由于低溫靜態(tài)保存法的不足，探索更好的供肺保存技術(shù)是目前亟待解決的問題。體外持續(xù)灌注保存供體是器官移植中一個(gè)20世紀(jì)末出現(xiàn)的新理念，可明顯減輕供體時(shí)間依賴性缺血/再灌注損傷，延長(zhǎng)供體器官保存時(shí)間及質(zhì)量，這一理念已在心臟［14］、肝臟［15］、腎臟［16］等供體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械玫搅蓑?yàn)證。在肺移植領(lǐng)域，Steen等［17］于2003年提出EVLP，并在加拿大多倫多肺移植組［6，18-20］得到了進(jìn)一步改進(jìn)?；纠砟睿韩@取供肺后深低溫靜態(tài)保存并運(yùn)輸至手術(shù)室，于手術(shù)室進(jìn)行EVLP（如圖 1）。

圖1 多倫多肺移植組離體肺體外灌注技術(shù)［6，19］

該方法所用設(shè)備包括一個(gè)類似于體外循環(huán)裝置及呼吸機(jī)；先低溫摘取并用經(jīng)典 “深低溫靜態(tài)法”保存運(yùn)輸供肺，至手術(shù)室后將離體肺的肺動(dòng)脈及左心房分別與一個(gè)類似于體外循環(huán)裝置的灌注管及引流管連接進(jìn)行體外灌注4～16小時(shí)。

裝置中流轉(zhuǎn)的不是血液，而是去細(xì)胞的Steen液，離體供肺的氣管仍與呼吸機(jī)相連〔呼吸參數(shù)：潮氣量7 ml/kg，呼吸頻率7次/分，氧濃度0.21，呼氣末正壓（PEEP）5 cmH2O（1 cmH2O＝0.098 kPa）〕，其氧合主要依靠呼吸機(jī)；氧合后的血經(jīng)肺靜脈回流至貯血器，脫氧器（脫氧氣：93%的氮?dú)狻?%的二氧化碳）脫氧后，主泵將脫氧血經(jīng)肺動(dòng)脈灌入供肺，以維持最低的代謝水平并不斷排除代謝廢物。多倫多肺移植組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明［6，18-20］：在低溫保存后采用EVLP技術(shù)，可減少并修復(fù)由低溫冷缺血期造成的肺損傷、改善供肺保存質(zhì)量，降低了移植后PGF的發(fā)生率。

但是，這種灌注理念存在下述不足：供肺需要精密的重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU）呼吸機(jī)提供氧源并進(jìn)行保護(hù)性機(jī)械通氣（如圖1），另還需一個(gè)脫氧氣源進(jìn)行肺靜脈的脫氧（如圖1），這種EVLP技術(shù)不適用長(zhǎng)時(shí)間遠(yuǎn)距離運(yùn)輸過程中的動(dòng)態(tài)灌注保存，仍必須以經(jīng)典“深低溫靜態(tài)保存”為基礎(chǔ)保存技術(shù)［6，18-20］，故不能避免“深低溫靜態(tài)保存”本身所導(dǎo)致的供肺時(shí)間依賴性缺血/再灌注肺損傷。由于上述不足，這種相對(duì)復(fù)雜的灌注技術(shù)只局限于手術(shù)室進(jìn)行邊緣供肺的功能修復(fù)與供肺功能評(píng)估，而目前一項(xiàng)由美國(guó)食品藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)的多中心試驗(yàn)也正在進(jìn)行以評(píng)估其安全、可靠及可應(yīng)用性［6］。所以，進(jìn)一步研究一種適用于長(zhǎng)時(shí)間遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)膭?dòng)態(tài)灌注保存供肺技術(shù)是十分有必要的。

3 采用氧合血經(jīng)肺動(dòng)脈體外持續(xù)灌注保存并運(yùn)輸離體供肺技術(shù)

在心臟移植領(lǐng)域目前已實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用便攜式體外循環(huán)持續(xù)灌注保存、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸不停搏供心的臨床突破。肺雖然具有兩組血液循環(huán)即肺動(dòng)靜脈（功能血管）和支氣管動(dòng)靜脈（營(yíng)養(yǎng)血管），但兩組血管間有毛細(xì)血管網(wǎng)吻合［21-22］；不使用呼吸機(jī)，單純采用氧合血經(jīng)肺動(dòng)靜脈體外連續(xù)灌注離體供肺，理論上氧合血也會(huì)通過毛細(xì)血管網(wǎng)維持肺組織及支氣管的營(yíng)養(yǎng)及氧供。因此，國(guó)內(nèi)學(xué)者龍小毛等［23-24］提出“不使用呼吸機(jī)，單純采用氧合血經(jīng)肺動(dòng)脈體外持續(xù)灌注保存離體供肺”的假說（如圖2）。

圖2 氧合血體外持續(xù)灌注離體肺模型［23-24］

龍小毛等［23-24］建立了灌注裝置模型，體外評(píng)估及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)初步證實(shí)：氧合血灌注組保存了細(xì)胞活性，可促進(jìn)肺組織的自我修復(fù)；肺血管肺水腫分級(jí)及促炎癥因子的表達(dá)量顯著低于低溫組；氧合指數(shù)顯著優(yōu)于低溫組。但體外評(píng)估并不能完全模擬肺移植后體內(nèi)復(fù)雜的炎癥反應(yīng)及免疫反應(yīng)等［6］；而缺血/再灌注誘導(dǎo)的肺損傷及PGF主要發(fā)生于移植術(shù)后72小時(shí)內(nèi)，龍小毛等［24］的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)間為術(shù)后24小時(shí)，故亦未能提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此，需建立動(dòng)物肺移植模型，在完全生理狀態(tài)下，進(jìn)一步對(duì)“不使用呼吸機(jī)、單純氧合血體外持續(xù)灌注保存供肺技術(shù)”的安全性及有效性進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間（72小時(shí)以上）及更系統(tǒng)地評(píng)價(jià)。