器官低溫機(jī)械灌注液的研究進(jìn)展

方振宇，付迎欣，鄭虹（天津市第一中心醫(yī)院移植外科，天津 300192）

隨著器官移植技術(shù)的日益發(fā)展與成熟，眾多終末期器官功能衰竭患者應(yīng)接受移植手術(shù)而獲得新生；與此同時(shí)，移植器官短缺的形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。解決器官短缺，一方面需要擴(kuò)大器官來(lái)源，另一方面需要提高捐獻(xiàn)器官的利用率。與傳統(tǒng)冷保存相比，器官機(jī)械灌注具有很多優(yōu)勢(shì)，近幾年，這種傳統(tǒng)并又復(fù)興的保存方式，使某些過(guò)去認(rèn)為不可利用的器官得以利用，并取得了良好的臨床效果［1］。關(guān)于灌注液的研究是機(jī)械灌注研究中的核心環(huán)節(jié)之一，本文擬簡(jiǎn)述器官低溫機(jī)械灌注液的研究進(jìn)展。

1 器官冷保存液與低溫機(jī)械灌注液的發(fā)展簡(jiǎn)史

1969年，美國(guó)Collins發(fā)明了世界上最早在臨床使用的冷保存液，Collins液［2］。該液成分簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，是一種高鉀、高鎂、低鈉的細(xì)胞內(nèi)液型冷保存液。1976年，歐洲移植協(xié)會(huì)改進(jìn)了其配方，去掉了其中的鎂離子，形成Euro-Collins液 （EC液）。但是，由于其采用葡萄糖維持滲透壓，會(huì)導(dǎo)致組織明顯的酸中毒而嚴(yán)重影響供體質(zhì)量，目前已很少使用。

1987年，Belzer等在威斯康辛大學(xué)研發(fā)出一種新的保存液—UW液（University of Wisconsin）。UW液使用大分子物質(zhì)乳糖鹽、棉子糖和羥乙基淀粉代替Collins液中的葡萄糖，不但可以抑制細(xì)胞水腫，也避免了葡萄糖引起的酸中毒。UW液含有的磷酸鹽緩沖對(duì)也可以有效緩沖組織酸化。UW液中含有的谷胱甘肽、別嘌呤醇可以對(duì)抗氧自由基對(duì)組織的損傷。

事實(shí)上，1967年Belzer和Starzl在器官保存和移植探索的初期階段都是使用的連續(xù)灌注方法，只是由于技術(shù)復(fù)雜、設(shè)備昂貴等因素，以及冷保存液的興起，使得這一技術(shù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)淡出了人們的視線(xiàn)。隨著技術(shù)進(jìn)步、成本降低，與單純冷保存相比，機(jī)械灌注的優(yōu)越性再次得到了移植醫(yī)生的青睞，有關(guān)研究也成為了近幾年移植領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。由于機(jī)械灌注時(shí)乳糖醛酸鹽是無(wú)效的，因此，威斯康辛大學(xué)使用的灌注液與UW保存液相似，只是重新用葡萄糖鹽換掉了乳糖醛酸鹽。這就是目前低溫機(jī)械灌注液的標(biāo)桿，KPS-1液。

2 常見(jiàn)的低溫機(jī)械灌注液

2.1 KPS-1 ：即 Belzer MPS，又稱(chēng) UW-G［3］。它是目前公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)腎臟機(jī)械灌注液。與UW液相比，KPS-1增加了葡萄糖、甘露醇、核糖及HEPES緩沖液，減少了棉子糖、乳糖醛酸鹽及硫酸鹽，用腺嘌呤代替了UW液中的腺苷。與UW液的相似之處是，KPS-1也以5%羥乙基淀粉維持膠體滲透壓，通過(guò)別嘌醇及谷胱甘肽對(duì)抗氧自由基，通過(guò)磷酸鹽抑制組織酸中毒。作為低溫機(jī)械灌注液的標(biāo)桿，當(dāng)需要評(píng)價(jià)一種新的灌注液時(shí)，通常都以KPS-1液為標(biāo)準(zhǔn)。

2009年，歐洲1項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究表明，使用KPS-1低溫灌注保存的腎臟較之傳統(tǒng)冷保存，移植腎延遲恢復(fù)（delayed graft function，DGF）發(fā)生率明顯降低（20.8%比25.6%），DGF時(shí)長(zhǎng)也有所縮短（10天比13天），移植物存活率得到顯著提升（94% 比 90%）［4］。

2.2 HTK液和custodiol-N液：HTK液（histidinetryprophane-ketoglutarar solution） 即 custodiol液，是20世紀(jì)70年代由Brtschneider等研發(fā)的，最早是用于心臟移植的非高鉀停搏液。其基本組成為組氨酸、色氨酸及酮戊二酸。組氨酸是比UW液中磷酸鹽作用還要強(qiáng)大的緩沖對(duì)，色氨酸及酮戊二酸能促進(jìn)心肌缺血/再灌注期間三磷酸腺苷（triphosadenine，ATP）的產(chǎn)生，保護(hù)心肌細(xì)胞的完整性，減輕細(xì)胞水腫。而且，與UW液相比，HTK液還具有不含黏滯度高的膠體，可以快速均勻灌注到器官的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榈外?，HTK液可以減少鈣超載造成的細(xì)胞損傷。HTK液中的其他成分如甘露醇可以有效減少細(xì)胞水腫的風(fēng)險(xiǎn)，谷胱甘肽則是氧自由基清除劑。

低溫持續(xù)有氧灌注在改善組織與細(xì)胞代謝的同時(shí)卻增加了氧自由基的損傷，為此，2008年，Rauen等［5］改進(jìn)了HTK的配方，創(chuàng)造出一種新型灌注液即custodiol-N液。相比于HTK，custodiol-N液添加了甘氨酸和丙氨酸來(lái)抑制細(xì)胞缺氧損傷，并用新的鐵螯合劑LK614抑制氧自由基所介導(dǎo)的損傷。2015年，Minor等［6］的研究發(fā)現(xiàn)，在有氧灌注情況下，與KPS-1相比，custodiol-N液能夠更好地保護(hù)移植物。

2.3 Polysol液：該液由阿姆斯特丹大學(xué)基于4℃時(shí)器官仍存在代謝的理論研發(fā)而成，用于常溫機(jī)械灌注及低溫保存。Polysol含有豐富的氨基酸、維生素和抗氧化劑，目前仍需實(shí)驗(yàn)和臨床證明其保存效果。Bessems等［7］的研究表明，與傳統(tǒng)冷保存以及UW-G機(jī)械灌注的肝臟相比，Polysol液灌注的肝臟轉(zhuǎn)氨酶水平更低，而膽汁排泌量、氨清除率更高。由于試驗(yàn)只是使用了無(wú)心跳供體，作者指出尚需在更普遍層面上進(jìn)行對(duì)比研究。

2.4 IGL-1液：由法國(guó)里昂集團(tuán)Georges Lopez研究所開(kāi)發(fā)。其特點(diǎn)是用聚乙二醇（PEG）代替UW液中的羥乙基淀粉作為膠體物質(zhì)，同時(shí)有仿Celsior液的細(xì)胞外液型成分。研究發(fā)現(xiàn)，聚乙二醇能黏附到細(xì)胞和組織表面，通過(guò)空間位阻的方式起到免疫偽裝的作用，從而改變供體器官的免疫原性，能起到減輕移植后排斥反應(yīng)的作用［8］。IGL-1液對(duì)肝和胰腺保存效果與UW液接近，腎臟保存效果優(yōu)于UW液。

Badet等［9］在豬模型上進(jìn)行的研究表明，IGL-1液對(duì)于腎臟的保存效果優(yōu)于UW液，腎小球?yàn)V過(guò)率明顯高于 K-UW。Tabka等［10］的研究則證實(shí)，IGL-1液通過(guò)一氧化氮依賴(lài)的機(jī)制而對(duì)肝臟的保存效果優(yōu)于Celsior液。

2.5 Vasosol液：即VSL液。該液在Belzer MPS的基礎(chǔ)上添加了一些改善缺血/再灌注損傷的特殊成分［11］。這些成分包括：α-酮戊二酸作為三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，在復(fù)氧過(guò)程中通過(guò)提供能量底物保護(hù)線(xiàn)粒體；L-精氨酸是血管舒張因子一氧化氮的前體；N-乙酰半胱氨酸為抗氧化劑，是氧自由基清除劑谷胱甘肽的前體；硝酸甘油是一種血管擴(kuò)張劑，可作為一氧化氮供體，同時(shí)可以調(diào)節(jié)血管舒張；前列腺素E1也是一種血管擴(kuò)張劑，可以舒張血管、保護(hù)腎臟、抑制中性粒細(xì)胞及血小板聚集，同時(shí)也是一種膜穩(wěn)定劑。

Guarrera等［12］首先使用了Vasosol液進(jìn)行低溫機(jī)械灌注保存肝臟的臨床試驗(yàn)，結(jié)果顯示，早期移植物功能不良的發(fā)生率、血清損傷標(biāo)記物水平均低于冷保存組，患者的住院時(shí)間也明顯縮短。

2.6 Celsior液：Celsior液由Menasche等在1994年研發(fā)，最初用于心臟保存。Celsior液以乳糖醛酸作為滲透壓成分，但使用組氨酸緩沖系統(tǒng)，可以說(shuō)結(jié)合了UW液和HTK液的優(yōu)點(diǎn)。Celsior液其他重要成分還包括甘露醇、谷胱甘肽和谷氨酸。Celsior液是目前唯一一種高鈉低鉀的細(xì)胞外液型保存液，其低鉀限制電壓依賴(lài)性鈣通道的開(kāi)放，從而限制鈣離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)；高鈉限制鈣內(nèi)流，避免平滑肌細(xì)胞膜的去極化。該液采用鋁箔包裝，谷胱甘肽不易氧化。Celsior液不含膠體成分，黏滯度低，具有快速均勻灌注的優(yōu)點(diǎn)。

Catena等［13］的研究顯示，用Celsior液對(duì)移植腎進(jìn)行脈沖灌注效果良好，移植物存活率為90%，患者的存活率為100%，DGF的發(fā)生率為10%。

2.7 HCA液和HCA-Ⅱ液：即高滲枸櫞酸鹽嘌呤液，俗稱(chēng)“腎保”，是第二軍醫(yī)大學(xué)長(zhǎng)征醫(yī)院研發(fā)的一種腎臟灌洗和低溫保存液。HCA-Ⅱ主要改進(jìn)為：① 離子濃度調(diào)整為細(xì)胞內(nèi)液型（高鉀低鈉），細(xì)胞內(nèi)外離子濃度相似，使細(xì)胞內(nèi)外離子交換減少，能量消耗減少，有利于再灌注時(shí)迅速恢復(fù)跨膜陽(yáng)離子梯度。② 以10：1的組氨酸/組氨酸鹽酸替代甘露醇，能明顯抑制組織酸化，也可避免甘露醇對(duì)腎臟的損傷。③ 加入右旋糖酐40（DEX-40），黏稠度低于羥乙基淀粉，在提高血漿膠體滲透壓的同時(shí)可以擴(kuò)張血管，有助于進(jìn)行再灌注。④ 加入具有清除氧自由基作用的川芎嗪，同時(shí)具有抗血小板聚集及擴(kuò)張小動(dòng)脈改善微循環(huán)的作用。川芎嗪還具有鈣拮抗效應(yīng)，能抑制離體細(xì)胞對(duì)鈣離子的攝入，避免了細(xì)胞內(nèi)鈣超載引起的細(xì)胞損傷［14］。

為了更有效地利用每一個(gè)供體器官，需要我們深入研究離體器官的代謝與組織損傷特點(diǎn)，在現(xiàn)有機(jī)械灌注液的基礎(chǔ)上，趨利避害，盡可能完整、長(zhǎng)時(shí)間地保護(hù)器官的活性，使盡可能多的終末期器官衰竭患者從器官移植中受益。