炎性反應(yīng)對腦死亡供體器官影響的研究進(jìn)展

竇曉婧，王清平（天津市第一中心醫(yī)院麻醉后監(jiān)測治療室，天津，430071）

近年來，對動物實驗及臨床研究的回顧性分析均證實腦死亡供體器官的移植后功能恢復(fù)延遲及移植失敗的發(fā)生率高于活體器官移植[1-2]。腦死亡狀態(tài)可以減少移植器官功能、增加移植物的不良預(yù)后，但腦死亡對供體器官功能影響的潛在機(jī)制尚未被完全揭示。已有研究表明，腦死亡觸發(fā)了機(jī)體循環(huán)、內(nèi)分泌、代謝等系統(tǒng)及炎性反應(yīng)的劇烈變化，各供體器官出現(xiàn)了炎性反應(yīng)及兒茶酚胺的不利影響并導(dǎo)致該器官移植后出現(xiàn)不良結(jié)果[3-4]。多項研究證據(jù)表明，腦死亡供體在器官水平會表現(xiàn)出系統(tǒng)性炎性反應(yīng)，其反應(yīng)程度越高，移植后器官功能損害程度越嚴(yán)重[5-6]。目前尚未明確腦死亡本身或是圍腦死亡期不良事件造成這種系統(tǒng)性炎性反應(yīng)，本文就腦死亡與系統(tǒng)性炎性反應(yīng)相關(guān)性及其對供體器官功能損害的相關(guān)臨床研究進(jìn)行綜述。

1 系統(tǒng)性炎性反應(yīng)的特點(diǎn)

患者受到組織損傷如外科手術(shù)、燒傷、意外損傷等都可導(dǎo)致發(fā)生全身炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS）。SIRS診斷應(yīng)符合下述2項以上指標(biāo)：體溫＞38℃或＜36℃，心率＞90次/分，呼吸頻率＞20次/分或過度通氣時二氧化碳分壓（PaCO2）＜32 mmHg（1 mmHg＝0.133 kPa），白細(xì)胞計數(shù)＞12×109/L或＜3×109/L。SIRS可以導(dǎo)致機(jī)體器官發(fā)生功能障礙，嚴(yán)重患者可出現(xiàn)低血壓和休克。臨床中，肺臟和腎臟常為最先受累的器官。

系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)是由免疫、凝血、纖溶、內(nèi)分泌和補(bǔ)體系統(tǒng)的細(xì)胞和體液成分介導(dǎo)的，由局部或全身多種不同的細(xì)胞（以白細(xì)胞為主）釋放細(xì)胞因子，通過復(fù)雜的相互作用產(chǎn)生細(xì)胞反應(yīng)。血漿中細(xì)胞因子可源于循環(huán)系統(tǒng)中細(xì)胞的合成或血管外器官水平的分泌，因此，測定血漿中細(xì)胞因子濃度可能僅反映了全部細(xì)胞因子濃度的一小部分[7]。

重要的促炎性反應(yīng)因子包括腫瘤壞死因子-α（TNF-α），急性炎性反應(yīng)中TNF-α是血漿中最先出現(xiàn)的促炎性反應(yīng)因子之一，其重要作用是刺激產(chǎn)生其他促炎性反應(yīng)因子如白細(xì)胞介素（IL-1β、IL-6、IL-8），以及抗炎性反應(yīng)因子白細(xì)胞介素-10（IL-10）。人類志愿者及動物研究表明，在諸如大手術(shù)、急性組織損傷、內(nèi)毒素釋放后的幾小時至幾天內(nèi)血漿中可序貫出現(xiàn)特征性炎性因子表達(dá)。雖然炎性因子的來源尚不清楚，但不同程度來源于臟器的產(chǎn)生。在器官水平上以腎臟的免疫最為活躍，這反映了危重患者急性腎、肺功能不全的出現(xiàn)先于其他器官功能不全。

腦死亡后系統(tǒng)性炎性反應(yīng)以血漿細(xì)胞因子水平為最初的表現(xiàn)。另有研究發(fā)現(xiàn)，最初激活的內(nèi)皮細(xì)胞及粒細(xì)胞表面表達(dá)黏附因子能夠參與細(xì)胞間相互作用，常為細(xì)胞間黏附因子-1（ICAM-1）、血管細(xì)胞黏附因子-1（VCAM-1）、E選擇蛋白（E-selectin）及 P 選擇蛋白（P-selectin）[8]。

危重（包括腦死亡）患者多器官功能不全和衰竭的原因可能主要是細(xì)胞壞死和凋亡[9]。細(xì)胞凋亡是一種受基因調(diào)控的細(xì)胞死亡過程，形態(tài)特征表現(xiàn)為染色質(zhì)凝聚、胞質(zhì)收縮、細(xì)胞皺縮及凋亡小體形成。凋亡對機(jī)體器官衰竭作用尚不清楚。膿毒癥致死患者脾標(biāo)本中免疫細(xì)胞凋亡數(shù)量高于創(chuàng)傷性或非膿毒癥重癥 （包括腦死亡） 患者。同時，膿毒癥患者循環(huán)中可發(fā)現(xiàn)大量淋巴細(xì)胞凋亡[10]。

2 腦死亡供體器官的炎性反應(yīng)

絕大多數(shù)診斷為腦死亡的患者合并系統(tǒng)性炎性反應(yīng)。腦死亡造成外周器官生理損傷及結(jié)構(gòu)紊亂，早期即出現(xiàn)SIRS表現(xiàn)。腦死亡患者可出現(xiàn)包括白細(xì)胞等生化指標(biāo)的炎性反應(yīng)臨床特點(diǎn)。

多項研究表明，與活體移植供體器官相比，腦死亡供體器官存活率降低與供體血漿炎性因子（如促炎因子、黏附因子）的增長程度相關(guān)[11-12]。炎性反應(yīng)標(biāo)記物與移植器官預(yù)后可能僅具有較高的相關(guān)性而并非因果關(guān)系。在邊緣供體或合并嚴(yán)重打擊如出血、組織損傷、感染等腦死亡供體可造成炎性反應(yīng)標(biāo)記物升高，這僅反映了邊緣供體與不良預(yù)后的相關(guān)性[13]。

2.1 腦死亡供體的系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)機(jī)制

2.1.1 缺血的腦組織釋放炎性反應(yīng)因子導(dǎo)致系統(tǒng)性炎性反應(yīng)的發(fā)生。McKeating等[14]的研究表明，腦外傷或蛛網(wǎng)膜下腔出血均可導(dǎo)致顱內(nèi)釋放炎性因子如IL-6進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。

2.1.2 Barklin等[15]的臨床研究證實，腦干損傷患者可出現(xiàn)交感神經(jīng)兒茶酚胺風(fēng)暴，包括高血壓危象及快速心率，由于血管過度收縮導(dǎo)致機(jī)體新陳代謝由需氧轉(zhuǎn)為缺氧，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性炎性反應(yīng)的發(fā)生，同時其他機(jī)制包括血流量改變誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞剪切力變化及缺血導(dǎo)致內(nèi)臟細(xì)胞因子釋放均可激活NF-κB轉(zhuǎn)錄因子，導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄增加。

2.1.3 機(jī)體代謝與炎性反應(yīng)密切相關(guān)，Barklin等[16]的另一項研究表明，腦死亡后內(nèi)分泌激素如兒茶酚胺、生長激素、胰高血糖素及皮質(zhì)醇的變化可以促進(jìn)炎性反應(yīng)發(fā)生。

2.1.4 腦死亡可通過神經(jīng)介質(zhì)與SIRS關(guān)聯(lián)。腦死亡后出現(xiàn)神經(jīng)源性肺水腫，肺釋放神經(jīng)肽γ（NPγ）和降鈣素基因相關(guān)肽（CGRP）誘發(fā)SIRS，這種關(guān)聯(lián)的機(jī)制仍需進(jìn)一步研究[17]。

2.1.5 腦死亡過程中一些合并情況如腦死亡前合并創(chuàng)傷、出血、顱內(nèi)出血、引流、感染、呼吸機(jī)通氣等亦可誘發(fā)炎性反應(yīng)，重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU）治療中應(yīng)密切注意腦死亡發(fā)生后的心血管、代謝、內(nèi)分泌系統(tǒng)劇烈變化。血管擴(kuò)張、低血容量、心功能障礙等均可導(dǎo)致血流動力學(xué)異常，使器官灌注及血流量受損，出現(xiàn)器官缺氧。器官缺氧是炎性反應(yīng)重要的誘發(fā)因素，Murugan等[18]的研究顯示，反映低血容量的前負(fù)荷反應(yīng)性指標(biāo)與血漿中IL-6濃度變化密切相關(guān)。

3 腦死亡炎性反應(yīng)對供腎的影響

目前，對于腦死亡供體腎臟的炎性反應(yīng)研究結(jié)果不盡相同。Nijboer等[6]的研究顯示，移植腎臟中黏附因子（ICVM-1和VCAM-1）濃度上調(diào)提示移植后1～3年可能出現(xiàn)移植腎功能衰竭，Schwarz等[13]研究發(fā)現(xiàn)，腦死亡供體腎臟中E-selection和熱休克蛋白呈高表達(dá)，與活體供腎比較，腦死亡供腎冷缺血后活檢ICMV-1、VCMV-1表達(dá)升高，ICMV-1上調(diào)是移植腎功能恢復(fù)延遲的預(yù)測因素。Birks等[5]比較了腦死亡與活體供體的腎活檢，認(rèn)為 ICMV-1、VCMV-1、IL-1、IL-6、IL-8、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）、單核細(xì)胞趨化蛋白-1（MCP-1）、轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）的mRNA水平無明顯差異。細(xì)胞免疫學(xué)檢查的研究發(fā)現(xiàn)，腦死亡供腎活檢組織中T淋巴細(xì)胞及巨噬細(xì)胞高于活體供腎，再灌注階段活體供腎適度釋放細(xì)胞因子，而腦死亡供腎則有大量細(xì)胞因子釋放。Kim等[19]對冷缺血/再灌注后的移植腎進(jìn)行活檢發(fā)現(xiàn)，與活體供腎相比，腦死亡供腎中IL-10、γ-干擾素（IFN-γ）、TNF-αmRNA有更高表達(dá)水平。目前研究證實腦死亡啟動了供體腎炎性反應(yīng)，造成移植腎再灌注后炎性因子大量釋放，且冷缺血和再灌注過程可激發(fā)黏附因子上調(diào)以及細(xì)胞因子mRNA表達(dá)增加。

4 腦死亡炎性反應(yīng)對供肝的影響

研究表明腦死亡可激發(fā)供肝的炎性反應(yīng)，Jassem等[20]對腦死亡及活體供肝冷缺血后活檢發(fā)現(xiàn)均呈多樣化表現(xiàn)，Wiss等[21]研究表明，與活體供肝比較，腦死亡供肝的細(xì)胞因子表達(dá)增加，并與移植后原發(fā)無功及放棄移植發(fā)生率呈正相關(guān)。但Gatti等[22]的研究表明，與活體供肝相比，腦死亡供肝的黏附因子ICMV-1、VCMV-1表達(dá)水平上調(diào)，但移植手術(shù)并未出現(xiàn)預(yù)后差異。

5 腦死亡炎性反應(yīng)對供心的影響

Birks等[23]研究顯示，腦死亡供心移植術(shù)后心力衰竭（心衰）患者TNF-α表達(dá)升高，TNF-α水平可作為移植后預(yù)后不良（右心功能衰竭）的預(yù)測因素，與未心衰的患者相比，腦死亡供心移植術(shù)后心衰患者TNF-α和IL-6的mRNA升高。Stoica等[24]的研究也表明，與其他來源供心比較，腦死亡供心的IL-6、IL-6受體、P選擇素及VCAM-1的表達(dá)水平升高。目前多數(shù)臨床研究證實，炎性反應(yīng)增加了腦死亡供心移植后心功能障礙的發(fā)生率。

6 腦死亡炎性反應(yīng)對供肺的影響

肺臟可能是腦死亡有害刺激受累最明顯的器官，只有＜20%腦死亡供肺適于移植。腦死亡可誘發(fā)神經(jīng)源性肺水腫，也是顱腦損傷常見的并發(fā)癥。神經(jīng)源性肺水腫發(fā)生機(jī)制尚不清楚。Avlonitis等[25]研究結(jié)果表明，可能是由于兒茶酚胺誘導(dǎo)肺毛細(xì)血管靜水壓升高、炎性因子或兒茶酚胺引起毛細(xì)血管通透性增強(qiáng)所導(dǎo)致。

Fisher等[26]的早期臨床研究表明，腦死亡供肺移植前支氣管肺泡灌洗液中IL-8升高提示移植肺早期失功甚至導(dǎo)致受體死亡。另一項研究發(fā)現(xiàn)，對適于移植供肺與非適于移植供肺的支氣管肺泡灌洗液比較，IL-8、TNF-α、中性粒細(xì)胞無明顯差異[27]。Salama等[28]的研究表明，肺內(nèi)的內(nèi)皮素-1高表達(dá)提示移植后供肺原發(fā)無功的發(fā)生率增加。另一項臨床研究表明，與非腦死亡供體比較，腦死亡供肺活檢中IL-8 mRNA呈高表達(dá)，但是非腦死亡供體通氣支持時間更短，而呼吸機(jī)治療也是誘發(fā)炎性反應(yīng)的重要因素[29]。

7 腦死亡中細(xì)胞凋亡的臨床研究

腦死亡階段的細(xì)胞凋亡與炎癥可損害待移植器官的功能。目前的臨床研究多著重于腦死亡供體炎性反應(yīng)中細(xì)胞因子與黏附因子的變化。少有研究涉及細(xì)胞凋亡的意義及其在臟器功能損傷中的作用。Adrie等[30]的一項臨床研究中納入85例腦死亡患者，致死原因包括心跳驟停29例、腦出血42例、顱腦損傷14例，其中45例患者捐獻(xiàn)了117個器官。心跳驟停致腦死亡組別中血漿內(nèi)毒素和細(xì)胞因子水平顯著升高，標(biāo)志著嚴(yán)重SIRS的發(fā)生。腦卒中組白細(xì)胞功能障礙（應(yīng)急產(chǎn)生細(xì)胞因子減少）為其主要表現(xiàn)。各組活檢未顯示，炎癥相關(guān)基因mRNA表達(dá)增加，但抗凋亡及促凋亡相關(guān)基因mRNA均增加，結(jié)果更利于誘導(dǎo)凋亡。炎癥和細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)增加可解釋腦死亡后進(jìn)展迅速的器官功能障礙，但系統(tǒng)性炎性反應(yīng)或循環(huán)內(nèi)毒素水平與低移植物存活率無關(guān)[30]。

綜上所述，腦死亡患者均可通過臨床及生化表現(xiàn)證實出現(xiàn)SIRS。在供體器官水平，與非腦死亡供體相比，炎性標(biāo)記物更顯著出現(xiàn)在腦死亡供體的心、肝及肺中，但在腎中差異并不明顯。腦死亡常伴隨創(chuàng)傷、低血壓、感染等情況，尚不能確認(rèn)腦死亡供體器官炎性反應(yīng)是由于腦死亡本身造成的。由于腦死亡與SIRS機(jī)制尚不完全清楚，腦死亡的原因及合并癥不盡相同，供體器官冷缺血時間差異較大，可能需要更大樣本量及更深入的臨床研究探討炎性反應(yīng)對腦死亡供體器官功能的影響。