動物實驗在器官移植醫(yī)學研究中的應用

劉蕾，鄭虹，沈中陽（天津市第一中心醫(yī)院移植外科，天津市器官移植重點實驗室，天津 300192）

器官移植是20世紀人類最偉大的成就之一，已經(jīng)成為醫(yī)學領域的標志性學科，是一個國家醫(yī)藥生物技術水平的重要標志?？v觀歷史，動物實驗在器官移植醫(yī)學的建設和發(fā)展中始終發(fā)揮著重要作用，是現(xiàn)代器官移植學的基礎。

《列子·湯問》記載的“扁鵲換心”是關于器官移植最早的傳說，這說明進行器官移植是人類長久以來的夢想。18世紀，蘇格蘭外科醫(yī)生Hunter開展了世界上最早的真正意義上的移植實驗，他把公雞的爪距部分成功地移植到了雞冠的位置，Hunter醫(yī)生因其開創(chuàng)性研究而被后人視為外科實驗之父。200多年來，無數(shù)移植先驅(qū)追隨著Hunter醫(yī)生的腳步，不斷進行探索創(chuàng)新，以動物移植實驗為基礎，大膽地開展了各種器官移植的嘗試。

1902年，Ullmann報道了第1例長期存活的狗腎臟移植。1902年至1912年間，Carrel利用動物實驗做了大量關于血管縫合及器官移植方面的研究，并因此獲得了1912年的諾貝爾獎。1954年，Murray醫(yī)生為一對孿生兄弟進行了人類第1次成功的腎臟移植，正是因為他們在器官移植及細胞移植方面的重大發(fā)現(xiàn)，Murray和Thomas獲得了1990年諾貝爾獎。關于肝臟移植的最早報道是在1955年，Welch率先進行了狗異位輔助肝臟移植，之后Moore在1959年進行了狗原位肝臟移植，1963年Starzl團隊在積累了4年狗肝臟移植經(jīng)驗的基礎上，實施了世界第1例人類肝臟移植，但患兒不幸死于術中大出血，直至1967年，Starzl報道了第1例成功的臨床肝臟移植。Carrel的血管吻合技術和異位移植模型，以及后續(xù)的其他心血管外科技術，包括體外轉(zhuǎn)流，促進了心臟移植的發(fā)展。1960年，Shumway和Lower成功地進行了第1例狗的心臟移植。7年之后，Barnard實現(xiàn)了人類第1例成功的心臟移植。1959年，Lillehei成功地實施了狗的原位小腸自體移植，但之后的20多年臨床小腸移植的嘗試，均因手術技術不成熟、排斥反應以及嚴重感染而失敗，直至80年代新型免疫抑制劑的出現(xiàn)才促成了臨床小腸移植的成功。在這些成功的臨床器官移植背后，是無數(shù)艱辛探索和經(jīng)驗的積累總結，正因為前期大量移植實驗的開展以及臨床探索，才有了后來不斷完善和成熟的移植外科技術。

動物移植實驗在不斷用于技術改進的同時，還大量應用于基礎研究，尤其是移植抗原的確定，細胞介導的免疫及免疫耐受等方面的研究。20世紀40年代，Snell通過小鼠的組織移植實驗提出，不同個體之間移植可能性由主要組織相容性復合體決定，并由此獲得了1980年諾貝爾獎。1953年，Medawar報道了通過給新生小鼠注射異體抗原而產(chǎn)生“獲得性耐受”現(xiàn)象，成為了移植免疫的奠基者。1959年，Burnet和Medawar通過提出“克隆選擇”理論進一步解釋了免疫耐受，兩位科學家憑借其開創(chuàng)性工作獲得了1960年的諾貝爾獎。克服受者對異體器官的免疫排斥仍然是移植領域面臨的重大挑戰(zhàn)，動物移植實驗在移植生物學和免疫學等方面具有極大的研究空間。

此外，動物模型的構建在研發(fā)新型免疫抑制劑，優(yōu)化免疫抑制方案等方面也搭建了重要的研究平臺。1955年，Main和Prehn利用全身照射去除成年小鼠的免疫細胞，繼而進行同種異體骨髓移植，發(fā)現(xiàn)此類小鼠可以耐受來自同種系供體的皮膚移植物，這種策略很快應用于臨床。1959年，以兔為實驗動物證實了第1個具有免疫調(diào)節(jié)功能的藥物，即6-巰嘌呤，Murray將6-巰嘌呤的衍生物硫唑嘌呤作為臨床抗排斥藥物。之后，硫唑嘌呤、皮質(zhì)類固醇及抗淋巴細胞免疫球蛋白組成三聯(lián)免疫抑制劑方案，成功用于早期的肝臟移植和心臟移植。1972年Borel首先報道了環(huán)孢素的免疫抑制作用，該作用迅速在大量動物移植模型中獲得了證實，1983年環(huán)孢素被正式批準用于臨床，器官移植由此取得了突破性進展，術后排斥反應發(fā)生率明顯降低，移植物存活率明顯提高，器官移植進入了全新時代。之后，其他的免疫抑制劑，如他克莫司（FK506），雷帕霉素，CD3單克隆抗體（OKT3）等也經(jīng)歷了大量有效性和安全性的動物移植實驗，繼而從實驗室走向臨床。

目前，供體器官短缺是全球面臨的共同難題，也是阻礙我國器官移植事業(yè)發(fā)展的瓶頸。當前，心臟死亡后器官捐獻（DCD）是我國器官移植的主要供體來源。有效利用DCD器官是推動移植事業(yè)發(fā)展的重要方向，器官移植中必然經(jīng)歷的熱缺血過程導致移植術后原發(fā)無功能等嚴重并發(fā)癥發(fā)生率明顯增高，顯著影響了患者的生存質(zhì)量及預后。因此，探討DCD器官的缺血/再灌注損傷機制及功能保護措施，研發(fā)新型的在體及離體器官修復裝置，開展DCD器官的活性評估及可用性判定，均將成為今后的研究熱點，而穩(wěn)定的動物模型的建立與應用將為這些研究奠定堅實的基礎。

總之，借助實驗動物的移植實驗研究是推動器官移植事業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路，不論是以外科技術為代表的臨床實踐，還是移植免疫、器官功能修復等相關基礎研究，構建動物實驗研究平臺、完善相關制度與管理體系，將成為我國實現(xiàn)器官移植醫(yī)學乃至醫(yī)學全盤體系科技創(chuàng)新的當務之急。