小腸移植物的器官保存現狀及展望

楊濤，沈中陽（天津市第一中心醫(yī)院，天津 300192）

小腸移植物是所有腹部實體器官移植供體器官中對冷熱缺血時限條件要求最為苛刻的[1-2]，但是低溫靜態(tài)保存技術沿用了近30年，已無法滿足臨床需求。

進行性加重的缺血/再灌注損傷（IRI）及后續(xù)的腸黏膜屏障破壞會直接導致菌群移位、再灌注后綜合征及液體與電解質轉移[3]，并增加急性排斥反應（AR）的風險[4]。目前，小腸的保存仍然依靠低溫灌注及靜態(tài)保存，未涉及小腸內腔的處理與維護[5]。早期的研究表明，器官保存液（UW液）低溫靜態(tài)保存小腸移植物9小時內，損傷較輕，但是這個時限難以滿足大多數移植中心的實際需要[6]。

由于臨床中小腸移植例數相對較少，風險較高，因此，關于小腸移植物臨床保存及IRI的研究較少，而實驗性研究較多，不能滿足臨床實際應用。本文就近年來小腸移植物器官保存的相關進展進行簡要介紹。

1 IRI

小腸與其他移植物類似，缺血/再灌注過程會導致各種細胞類型及組織成分的諸多變化。然而，小腸IRI的特殊之處在于代謝活動、伴隨的污染及其解剖結構上的空腔結構。

由于低溫保存的缺氧及低溫環(huán)境，三磷酸腺苷（ATP）產生停止并逐漸耗竭，導致能量匱乏[7-8]。這會顯著影響細胞結構及功能，例如跨膜轉運、蛋白質的合成及運輸、細胞骨架的完整等。尤其是對線粒體及內質網的破壞，造成呼吸鏈體系的破壞，均可導致細胞凋亡[9]。

能量供應匱乏還會造成肌動蛋白解聚，細胞骨架收縮，影響細胞間的緊密連接。緊密連接為跨膜蛋白復合體，對于維持細胞間連接及信號傳輸具有重要意義，能量供應匱乏會使緊密連接結構分解，其跨膜成分進入細胞質使細胞通透性增加，黏膜水腫、腸黏膜上皮破壞甚至腸黏膜脫落缺失[10-11]。再灌注過程中產生大量活性氧自由基，直接造成細胞破壞。氧自由基、脂質過氧化物及大量炎癥因子（熱休克蛋白、HMBP-1、S-100蛋白等）被動地釋放或主動分泌，通過與Toll樣受體4 （TLR-4）結合激活宿主的損傷相關模式分子（DAMP）信號通路，包括NF-κB通路、ERK1/2通路及p38絲裂原活化蛋白激酶通路[12]，加重炎癥反應，嗜中性粒細胞聚集及組織破壞[13]。

2 臨床常用保存方式

除了快速降溫及去除殘余血液的作用外，灌注保存還要防止缺血缺氧期間細胞腫脹，維持代謝平衡。目前，臨床常用器官保存液原位低溫灌注及靜態(tài)低溫保存，主要選擇UW液，近年來HTK保存液也有增加趨勢[14-15]。目前對于HTK保存液的應用存在質疑，但缺乏與UW液系統性的比較研究[16]，僅一項研究對比了兩種保存液，平均保存時間8.5小時，術后90天生存率無統計學差異[17]。

Olson等[18]研究發(fā)現，UW液保存4小時小腸開始出現上皮水腫，其后逐漸加重，保存至12小時后，細胞水腫加重，黏膜下層也開始水腫，而肉眼形態(tài)并無明顯改變。Roskott等[19]研究表明，小腸的保存損傷嚴重程度與供體類型相關。符合器官獲取和移植網絡（OPTN）標準的供體，小腸重要的緊密連接蛋白（claudin-3）、熱休克蛋白70等水平正常，病理結構完整。而不符合標準的小腸則結果相反[20]。

關于冷保存時間與IRI程度的病理學研究較少，但是兩者間存在相關性[20]。經過8小時的UW低溫保存，再灌注后出現充血水腫、滲血、中性粒細胞炎癥、上皮細胞分離及黏膜的破壞。文獻報道的最長的UW液保存時間為17小時[14]，HTK液為14小時[17]。HTK液保存14小時早期生存率良好，而UW液保存17小時后的早期生存率不明。

進行性IRI的早期臨床表現是再灌注后綜合征（PRS），具體表現為術中低血壓，全身血管阻力及心輸出量降低，肺動脈壓升高，可導致腎功能衰竭及術后早期死亡[3]。冷保存時間延長還會導致菌群移位風險增加，如果冷保存時間在7小時之內，菌群移位發(fā)生率為14%，如果保存時間延長至9小時，則菌群移位發(fā)生率明顯增加至76%[21]。在部分動物實驗研究中，使用Celsior及Polysol保存也可以替代UW液及HTK保存液，其病理結果接近，但是保存12小時之內超微結構及炎癥因子水平無明顯優(yōu)勢[22-23]。但是嚙齒類動物研究的缺陷在于保存損傷比人類發(fā)生更早，而灌注壓力亦不同[24]，動物品種也會產生影響[25]。

3 改進策略

3.1 腔內保存：與實質性器官保存不同，血管灌注并不能充滿空腔結構的小腸腸腔。腔內保存的基本原理是通過保存液浸泡提供給腸細胞與肝實質細胞、腎小管細胞等同樣的保護。腸黏膜細胞膜是攝取營養(yǎng)物質、水及電解質的通道，通過ATP依賴性細胞外轉運途徑。跨膜蛋白形成緊密連接，調節(jié)細胞間的黏附及選擇性的通透[26]。腸黏膜可以通過這種途徑直接攝取液體或氣體[27]。最佳的腔內保存液尚未明確，但是UW液血管灌注及腔內保存可以明顯降低嚙齒類及人類的小腸保存損傷[28]，但是這種高鉀保存液的安全性尚存爭議[29]。小腸移植模型的研究表明，單純血管灌注保存開放后出現黏膜滲血，所有動物均在12小時內死亡，而腔內保存組7天生存率為100%，病理結果良好，能量供應充足，氧化應激反應較弱[30]。這些效應均與谷氨酰胺水平相關，它是腸細胞主要能量來源，是細胞存活重要保障[31-32]。使用含谷氨酰胺成分的聚乙二醇溶液進行腔內保存的動物實驗結果證實，冷保存14小時腸細胞形態(tài)基本正常，凋亡不明顯。低溫保存期間，腸腔內保存液谷氨酰胺水平迅速降低，反映組織快速的攝取利用[33-34]。這些研究表明，冷保存期間對小腸移植物進行代謝支持的意義以及谷氨酰胺的重要性。圖1為改進小腸移植物保存效果的策略。

圖1 改進小腸移植物保存效果的策略，A-A：氨基酸；PEG：聚乙二醇；UW：UW保存液。

小腸保存損傷的重要標志是進行性的上皮水腫，導致黏膜破壞，黏膜及黏膜下層分離。研究表明，為防止細胞腫脹，保存液滲透壓需要維持在110～140 mOsm/kg，因此，臨床使用聚乙二醇替代羥乙基淀粉。Oltean等[33]臨床試驗證實，與單純UW液血管灌注相比，使用含有低分子聚乙二醇成分（3350 a）的腔內保存液可減輕14小時之內的冷保存損傷[35-36]。而其他臨床研究，例如HTK保存液添加聚乙二醇用于腔內保存，亦證實了此結論[37]。聚乙二醇可以形成腸細胞膜的保護性涂層，防止緊密連接蛋白的破壞。而高分子的聚乙二醇（15～20 000 Da）也有相同保護作用[37]。與聚乙二醇不同，右旋糖苷的保護作用與相對分子質量相關，較小的右旋糖苷保護作用較差（70 kDa）[38]，最佳的相對分子質量應該在2 400 kDa[39]。

3.2 氣體干預：IRI的病理生理學原因是缺氧，提供氧氣供應將會減輕損傷。研究證實，氧彌散灌注可以明顯減輕大鼠、豬及人類供肝的再灌注損傷，提高ATP水平，促進恢復[40-42]。同樣，冷保存期間腔內氧彌散也會提高腸移植物的能量供應，有利于維持腸黏膜的完整性[43]。但也有研究表明，長時間的腔內氧彌散會增加脂質過氧化作用，1小時的氧彌散足夠[44]。而脂質過氧化作用，可在腔內含復合氨基酸的溶液中添加水溶性維生素Trolox拮抗[45]。其他氣體也被用于減輕腸IRI，研究證實，外源性的低濃度一氧化碳（CO）可以產生明顯的細胞保護作用[46-48]。在腸移植物低溫保存期間，向充滿UW液的腸腔內緩慢輸送CO，可以改善腸屏障，下調促炎因子的表達，提高受體生存率[49]。在體內，CO吸入的安全性尚存爭議，但是體外輸注由于沒有血紅蛋白的干擾，不僅能夠提高安全性，還可以提高利用效率。氫氣與氮氣也被用于類似研究，腸腔內給予富氫的UW液可以維持腸黏膜的完整性，減輕脂質過氧化作用，減輕炎癥反應，提高受體的生存率。而氮氣保護作用不明顯[50]。

如果犬的小腸移植物使用UW低溫灌注，其后浸泡在低溫持續(xù)氧合的過氟化碳（PFC）的混合液中，保存24小時，小腸移植術后生存率為75%。而單純UW低溫保存的生存率為0%[51]。如果將含有氨基酸的保存液腔內保存與PFC保存相結合，可以明顯提高大鼠腸移植物保存效果，而保存時間可延長至 40 小時[52-54]。

綜上所述，小腸保存技術進展緩慢，與傳統的UW液低溫灌注保存相比，增加腔內保存液或氣體輸注均有利于提高保存效果，這些新進展均有一定證據支持，有待進一步的臨床應用評價。