張驌 付生軍 楊立
腎移植是現(xiàn)階段治療終末期腎病的有效手段,然而全球范圍內(nèi)的供器官短缺未見(jiàn)緩解。因此,如何在供器官有限的情況下獲得更高移植成功率顯得尤為重要。成功的移植依賴(lài)于合適的供者選擇、有效的器官保存技術(shù)、精湛的外科手術(shù)以及合理的術(shù)后管理。同時(shí),為擴(kuò)大供腎來(lái)源,具有較多并發(fā)癥的心臟死亡器官捐獻(xiàn)(donation after cardiac death,DCD)和擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)器官捐獻(xiàn)(expanded criteria donor,ECD)供腎被用于腎移植,單純靜態(tài)低溫保存(static cold storage,SCS)已無(wú)法滿(mǎn)足臨床需要,因此促進(jìn)了機(jī)械灌注(machine perfusion,MP)的應(yīng)用研究。MP的關(guān)注點(diǎn)也從最初如何長(zhǎng)期、有效保存供腎轉(zhuǎn)變?yōu)榻陙?lái)涉及對(duì)供腎質(zhì)量評(píng)估、術(shù)后并發(fā)癥預(yù)測(cè)甚至灌注治療等方面。本文對(duì)近年來(lái)MP 在邊緣供腎移植中的應(yīng)用研究作一綜述。
傳統(tǒng)SCS 相對(duì)簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì),臨床應(yīng)用占較大優(yōu)勢(shì);MP 從最初研究到現(xiàn)今應(yīng)用于臨床已有40 余年。國(guó)內(nèi)外各移植中心對(duì)灌注儀器及應(yīng)用對(duì)象的選擇不盡相同,開(kāi)展的臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)較少。因此,MP對(duì)邊緣供腎的保存效果是否優(yōu)于SCS 尚存有爭(zhēng)議。
Moers 等[1-3]進(jìn)行的國(guó)際多中心隨機(jī)對(duì)照系列研究發(fā)現(xiàn),MP 可明顯降低ECD 供腎術(shù)后移植腎功能延遲恢復(fù)(delayed graft function,DGF)發(fā)生率,并提高移植腎與受者1 年、3 年生存率;在亞組分析中發(fā)現(xiàn),術(shù)后發(fā)生DGF 的受者中,MP 組移植腎3 年生存率明顯高于SCS 組。最近,F(xiàn)orde 等[4]對(duì)按照年齡配對(duì)的93 例接受ECD 供腎移植受者進(jìn)行回顧性研究,發(fā)現(xiàn)MP 組術(shù)后1 個(gè)月及3 個(gè)月血清肌酐明顯低于SCS 組,MP 組和SCS 組術(shù)后DGF 發(fā)生率分別為17. 2% 和25. 8%,DGF 持續(xù)時(shí)間分別為1 ~18 d、3 ~25 d。關(guān)于ECD 供腎的一項(xiàng)Meta 分析顯示,MP 可以降低腎移植術(shù)后DGF 發(fā)生率,并提高移植腎1 年生存率,而對(duì)于術(shù)后原發(fā)性無(wú)功能(primary nonfunction,PNF)發(fā)生率及受者1 年生存率無(wú)改善[5]。
Moers 早期的一系列研究顯示,MP 能降低DCD腎移植術(shù)后DGF 發(fā)生率,而SCS 組與MP 組移植腎和受者1 年、3 年生存率均無(wú)差異[1,6]。Meta 分析顯示,MP 只能降低DCD 腎移植術(shù)后DGF 發(fā)生率,而對(duì)于遠(yuǎn)期人/腎存活率無(wú)改善[7-8]。近期,Dion等[9]對(duì)15 對(duì)DCD 供腎分別進(jìn)行SCS 與MP 分組保存,定期行多普勒超聲檢測(cè)腎移植術(shù)后血管阻力及估算腎小球?yàn)V過(guò)率(estimated glomerular filtration rate,eGFR),經(jīng)過(guò)2 年隨訪,發(fā)現(xiàn)MP 可以改善移植腎血管阻力和腎功能。潘曉鳴等[10]分析94 例DCD腎移植(SCS 組29 例,MP 組65 例),發(fā)現(xiàn)應(yīng)用MP保存的DCD 供腎術(shù)后DGF 發(fā)生率(21.5%)明顯低于應(yīng)用SCS 保存的供腎(41.4%,P <0.05)。Yao等[11]的研究也得到類(lèi)似結(jié)果。亦有報(bào)道顯示,將45 對(duì)DCD 供腎分為MP 組與SCS 組保存后,腎移植術(shù)后兩組DGF 發(fā)生率以及術(shù)后3 個(gè)月、12 個(gè)月移植腎功能無(wú)差異[12]。
有學(xué)者通過(guò)器官登記系統(tǒng),收集應(yīng)用MP 保存的供腎移植后并發(fā)癥數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)MP 能降低標(biāo)準(zhǔn)供腎移植術(shù)后DGF 發(fā)病率;考慮到MP 增加了器官保存費(fèi)用,且標(biāo)準(zhǔn)供腎移植術(shù)后并發(fā)癥相對(duì)邊緣供腎少,故此方面并無(wú)太多的臨床試驗(yàn)[13-14]。
總之,相比于SCS,MP 對(duì)于邊緣供腎移植術(shù)后短期腎功能恢復(fù)有明顯改善,尤其是在降低術(shù)后DGF 發(fā)生率方面,而對(duì)術(shù)后遠(yuǎn)期腎功能、移植腎及受者存活率方面是否有益尚無(wú)定論。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)供腎是否需要應(yīng)用MP 保存尚缺少關(guān)注,故需要開(kāi)展更大樣本的隨機(jī)對(duì)照研究來(lái)驗(yàn)證MP 對(duì)不同保存對(duì)象的保存效果,且在灌注參數(shù)、灌注儀器以及冷缺血時(shí)間的把握上有待深入研究。近年來(lái),我國(guó)多個(gè)移植中心也相繼開(kāi)展了多項(xiàng)MP 應(yīng)用于DCD 供器官的臨床研究,為MP 在腎移植保存技術(shù)方面的應(yīng)用提供了諸多參考。
SCS 只是單純的器官保存方法,而對(duì)于MP 的不斷研究,使其不僅能夠提供有效的器官保存功能,而且通過(guò)各種灌注參數(shù)、溶液代謝產(chǎn)物的變化還有助于評(píng)估供腎的可用性及預(yù)后。雖然供腎短缺,但由于術(shù)前評(píng)估不合格的供腎丟棄率依然在增加[15-16]。例如,2011 年美國(guó)2 644 例尸體供腎被視為不宜移植(約占尸體供腎的18%),而其中一部分也許是可用的[17];英國(guó)一項(xiàng)研究搜集各個(gè)移植中心丟棄的供腎進(jìn)行重新評(píng)估,發(fā)現(xiàn)其中近20%供腎是可用于移植的[18]。目前,移植腎病理活檢仍是最有效的評(píng)估手段,但是切片固定所需時(shí)間可能增加冷缺血損傷。單中心研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于ECD 供腎,未行病理活檢可減少約9 h 的冷缺血時(shí)間,術(shù)后DGF 發(fā)生率從45%降到15%[19]。因此,還需要更安全有效的評(píng)估方法來(lái)幫助臨床決策。
術(shù)前病理檢查異常,如腎小球硬化比例大于10%,將引起灌注參數(shù)流量降低和腎血管阻力升高,提示灌注參數(shù)與腎損害有相關(guān)性[20]。尸體供腎隨著灌注時(shí)間推移,灌注參數(shù)會(huì)隨之改善,流量參數(shù)多在2 h 后達(dá)到穩(wěn)定值;隨著灌注時(shí)間推移,血管阻力也會(huì)降低,從而降低供腎丟棄率,同時(shí)發(fā)現(xiàn)灌注初期和灌注2 h 后腎血管阻力分別與移植物1 年生存率、術(shù)后DGF 發(fā)生率相關(guān),但作者并未研究灌注參數(shù)的改善是否伴隨病理檢查結(jié)果的改善[21]。另一項(xiàng)回顧性研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于DCD 供腎,初始腎血管阻力與DGF、PNF 明顯相關(guān)(OR=2.3、2.0),但是預(yù)測(cè)能力較低(c-statistic =0.61)[22]。一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究顯示,MP 末期供腎血管阻力是術(shù)后發(fā)生DGF 的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(OR =21.12),但預(yù)測(cè)能力同樣較低(c-statistic=0.58);作者同時(shí)發(fā)現(xiàn)腎血管阻力也是術(shù)后1 年移植腎失敗的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(HR =12.33)[23]。諸多研究顯示,腎血管阻力增加是術(shù)后DGF 發(fā)生率升高以及移植物1 年生存率降低的獨(dú)立相關(guān)因素,但考慮到預(yù)測(cè)能力較低,并不推薦單獨(dú)依據(jù)血管阻力來(lái)評(píng)估供腎是否可用[23-24]。
低溫MP 時(shí)供腎代謝率雖然降低,但仍會(huì)向灌注液中釋放各種代謝產(chǎn)物,其中某些代謝指標(biāo)的變化與腎損害有相關(guān)性。一項(xiàng)前瞻性研究對(duì)灌注液中既往報(bào)道過(guò)的乳酸脫氫酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GST)、丙氨酸氨基肽酶、N-乙?;?D-葡萄糖苷酶(NAG)以及心臟型脂肪酸結(jié)合蛋白(H-FABP)6 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)只有GST、NAG、H-FABP 在MP 結(jié)束時(shí)升高可提示術(shù)后較高的DGF發(fā)生率,但與術(shù)后PNF 發(fā)生率及移植物存活率無(wú)關(guān),故不能因某些代謝指標(biāo)異常來(lái)決定供腎是否可用[25]。早期有研究者嘗試用雙向凝膠電泳和質(zhì)譜法對(duì)18 份灌注液進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)研究,試圖發(fā)現(xiàn)DCD 與DBD 之間由于熱缺血差異引起的代謝變化[26]。最近,有研究者結(jié)合MRI 波譜,發(fā)現(xiàn)術(shù)后DGF 組灌注液中葡萄糖含量明顯低于腎功能即刻恢復(fù)組,為灌注液中代謝物研究提供了新的思路[27]。
綜上所述,大多數(shù)研究者著力于通過(guò)灌注參數(shù)即供器官物理參數(shù)的變化來(lái)評(píng)估供腎可用性及預(yù)后,但大部分只能預(yù)測(cè)受者短期預(yù)后,如早期DGF發(fā)生率低以及短期較好的腎功能,而對(duì)于遠(yuǎn)期人/腎存活率的預(yù)測(cè)能力較低。灌注液代謝產(chǎn)物變化與短期預(yù)后有相關(guān)性,且可能為MP 對(duì)供腎保護(hù)機(jī)制的進(jìn)一步研究提供線索?,F(xiàn)有的數(shù)據(jù)使多數(shù)研究者不推薦單純依靠灌注參數(shù)來(lái)評(píng)估供腎可用性,建議聯(lián)合各項(xiàng)指標(biāo)及供者臨床情況進(jìn)行綜合評(píng)估。灌注參數(shù)較差的供腎提示術(shù)后較高的并發(fā)癥發(fā)生率,可為臨床醫(yī)師對(duì)受者術(shù)后處理提供參考。
SCS 與MP 最大的區(qū)別有3 點(diǎn):(1)MP 可帶走細(xì)胞有毒代謝產(chǎn)物;(2)MP 不斷為組織提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);(3)MP 中灌注液持續(xù)灌注所帶來(lái)的流體效應(yīng)。相比SCS,MP 可改善再灌注后腎小管功能以及減輕腎小管上皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)[28]。La Manna 等[29]采用豬自體腎移植模型研究,發(fā)現(xiàn)應(yīng)用MP 保存的供腎移植后,細(xì)胞內(nèi)ATP 水平恢復(fù)更快,介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的穿孔素蛋白表達(dá)比SCS 組少。有研究者對(duì)豬DCD 腎移植模型進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)熱缺血和冷缺血分別通過(guò)激活caspase-1 和caspase-3 來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,而MP 可能是通過(guò)促進(jìn)Bcl-xL 和低氧誘導(dǎo)因子-1α 蛋白表達(dá)來(lái)減少凋亡[30]。SCS 因缺乏流體作用而導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子2 及內(nèi)皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitricoxide synthetase,eNOS)表達(dá)減少,從而導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂[31]。近期有研究發(fā)現(xiàn),MP 提供的流體剪切力通過(guò)增加磷酸化eNOS來(lái)保護(hù)一氧化氮(NO)信號(hào)通路,NO 是公認(rèn)的血管舒張因子,從而改善移植腎皮質(zhì)微循環(huán)和降低腎動(dòng)脈阻力,其中可能有腺苷酸活化蛋白激酶參與[32]。Zhong 等[33]通過(guò)建立兔腎移植模型,發(fā)現(xiàn)與SCS 相比,MP 保存可以減小腎小管上皮細(xì)胞直徑,并減輕間質(zhì)細(xì)胞及腎小管上皮細(xì)胞線粒體水腫和損傷,MP保存組術(shù)后DGF 發(fā)生率的降低可能與減輕血管痙攣、上述兩種細(xì)胞線粒體水腫和損傷有關(guān)。
目前,臨床應(yīng)用的MP 儀器只能灌注大型動(dòng)物腎臟,如豬與狗動(dòng)物模型,花費(fèi)較高,樣本量也較小,一定程度上限制了實(shí)驗(yàn)研究的進(jìn)展;而小動(dòng)物MP模型雖曾有報(bào)道,但后續(xù)研究較少,有待進(jìn)一步深入研究[34-35]。MP 保存對(duì)于供腎的保護(hù)作用是多方面的,包括灌注液流體效應(yīng)對(duì)血管壁的物理作用以及分子信號(hào)通路等,仍需進(jìn)一步研究[32]。
以上所述的諸多關(guān)于MP 的研究都采用低溫(0 ~4 ℃)MP,低溫保存雖降低了器官代謝率,延長(zhǎng)了器官保存時(shí)間,但是低溫環(huán)境會(huì)引起供腎損傷[36]。冷缺血時(shí)間延長(zhǎng)可降低DCD 供器官移植后移植物存活率,且增加ECD 供器官移植后DGF 發(fā)生率,證明邊緣供腎對(duì)低溫?fù)p傷更加敏感[37-38]。故很多研究嘗試對(duì)常溫灌注及亞低溫灌注進(jìn)行探索。有研究通過(guò)對(duì)比單純采用低溫MP 保存22 h 與低溫MP 保存20 h 后加2 h 自體血常溫MP 保存的豬腎移植模型,發(fā)現(xiàn)后者腎功能恢復(fù)更好[39]。Nicholson等[40]在2013 年首次報(bào)道了常溫MP 保存ECD 供器官的臨床試驗(yàn),經(jīng)過(guò)與傳統(tǒng)低溫MP 保存對(duì)比,發(fā)現(xiàn)體外常溫灌注技術(shù)是安全可行的,有希望作為腎臟保護(hù)的一種新技術(shù)。Hoyer 等[41]構(gòu)建DCD 腎移植模型,發(fā)現(xiàn)20 ℃亞低溫灌注保存的供腎移植術(shù)后腎功能明顯優(yōu)于SCS 與低溫MP 保存的供腎。但是,相對(duì)較高溫度MP 保存必然會(huì)面臨組織代謝較高的問(wèn)題,常規(guī)低溫保存液無(wú)法使用,故大部分研究多采用自制的常溫灌注液,尚無(wú)統(tǒng)一的灌注液標(biāo)準(zhǔn),后期也未發(fā)現(xiàn)更多類(lèi)似臨床試驗(yàn)及遠(yuǎn)期效果報(bào)道。
在灌注液中加入藥物進(jìn)行干預(yù),既保證了局部藥物濃度的可靠性,又避免了全身用藥的不良反應(yīng)。Sedigh 等[42]通過(guò)向灌注液中加入大分子肝素共軛物(CHC;Corline Systems AB),修復(fù)缺血及再灌注損傷的血管內(nèi)皮細(xì)胞,得到較好的效果。Snoeijs等[43]等利用豬腎移植模型,向灌注液中加入丙泊酚,發(fā)現(xiàn)其是一種很有應(yīng)用前景的腎臟保護(hù)劑,其保護(hù)作用可能是通過(guò)減輕移植腎保存過(guò)程中低溫和缺血帶來(lái)的急性腎損傷。上述研究表明,通過(guò)向灌注液中加入藥物來(lái)預(yù)防或修復(fù)損傷是可行的。但是現(xiàn)階段MP 的保護(hù)機(jī)制尚不清,無(wú)法針對(duì)性用藥,且持續(xù)灌注所帶來(lái)的流體效應(yīng)以及低溫所致的細(xì)胞低代謝狀態(tài)是否對(duì)藥代動(dòng)力學(xué)有影響也不得而知。
5 結(jié) 語(yǔ)
近年來(lái),我國(guó)已有多個(gè)移植中心相繼報(bào)道了MP 在腎移植中的應(yīng)用[10-11]。從2015 年1 月1 日起,我國(guó)全面停止使用司法途徑器官作為移植供器官來(lái)源,一定程度上會(huì)增加邊緣供腎的應(yīng)用,移植腎MP 保存應(yīng)用必定會(huì)更廣泛。供腎短缺促進(jìn)了MP在邊緣供腎上的應(yīng)用研究,使其可用于腎臟保存、供腎質(zhì)量評(píng)估、術(shù)后并發(fā)癥預(yù)測(cè)及灌注治療等方面。雖然目前保護(hù)機(jī)制還不完全清楚,且評(píng)估預(yù)測(cè)方面尚不成熟,但是隨著腎移植研究的不斷進(jìn)展,MP 在腎移植保存方面的應(yīng)用也會(huì)日趨完善和成熟。
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