體外膜肺氧合在心臟死亡供體肝移植中的應(yīng)用進(jìn)展

繆朦秋 馬雪萍 毛菲 左祥榮

[摘要] 供肝嚴(yán)重短缺是全世界肝臟移植發(fā)展面臨的難題。心臟死亡器官捐獻(xiàn)（DCD）是目前拓展供肝來源的重要途徑。DCD相對較長的熱缺血時間（WIT）是導(dǎo)致其術(shù)后原發(fā)性移植物無功能以及缺血性膽道疾病等并發(fā)癥發(fā)生率較高的根本原因。因此，如何避免或減輕DCD供肝熱缺血損傷進(jìn)而保護(hù)移植受體的安全是當(dāng)前DCD研究的一個熱點(diǎn)。體外膜肺氧合（ECMO）為DCD提供臨時呼吸循環(huán)支持，保障供體器官灌注，可以明顯減少DCD供肝WIT，減輕熱缺血對供肝的損傷，而且還可為評估潛在DCD贏得時間，便于醫(yī)院間安全轉(zhuǎn)運(yùn)，提高了潛在DCD捐獻(xiàn)成功率和移植成功率。盡管ECMO在DCD供肝肝移植的應(yīng)用中還存在一些諸如倫理學(xué)、技術(shù)學(xué)等方面的爭議，相信隨著社會和技術(shù)的不斷發(fā)展，ECMO必將成為促進(jìn)DCD供肝肝移植走向成熟的一個重要措施。

[關(guān)鍵詞] 肝臟移植；心臟死亡器官捐獻(xiàn)；體外膜肺氧合；缺血再灌注損傷

[中圖分類號] R617 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-7210（2018）04（c）-0028-04

Research progress of extracorporeal membrane oxygenation in liver transplantation using donation after cardiac death

MIAO Mengqiu1 MA Xueping1 MAO Fei1 ZUO Xiangrong2

1.Fouth School of Clinical Medicine， Nanjing Medical University， Jiangsu Province， Nanjing 210029， China； 2.Department of Critical Care Medicine， the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University， Jiangsu Province， Nanjing 210029， China

[Abstract] There is an ongoing shortfall of liver organ donor in the development of liver transplantation in the worldwide. Donation after cardiac death （DCD） is an important way to increase the number of liver donors at the present stage. The use of DCD livers was associated with a significantly higher risk of primary nonfunction and ischemic biliary complications because of prolonged warm ischemia time （WIT）. It is a paramount research dilemma to devise how to avert or lessen the warm ischemia injury of DCD livers. Extracorporeal membrane oxygenation （ECMO） can minimize the WIT and injuries induced by warm ischemia through providing respiratory and circulatory support and increasing the perfusion of the organ. Moreover， ECMO facilitates safe transfer of potential DCD donors between hospitals and assessment of the potential DCD graft function， thus enhance the potential DCD donation success ratio and success rate of transplantation. Although， there are some ongoing controversies such as the ethical and technical issues about the use of ECMO in liver transplantation using DCD. It is believed that the application of ECMO will be an important measure to promote the development of liver transplantation using DCD with the continuous development of society and technology.

[Key words] Liver transplantation； Donation after cardiac death； Extracorporeal membrane oxygenation； Ischemia rep？鄄erfusion injury

在腦死亡器官捐獻(xiàn)（donation after brain death，DBD）遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足器官移植的需求時，心臟死亡器官捐獻(xiàn)（donation after circulatory death，DCD）就顯得越來越重要，近年來世界各地DCD的數(shù)量大幅度的增長[1]。以前，DCD供體基本都來自于重癥監(jiān)護(hù)病房，但近幾年，很多DCD來自于急診室或者院前救護(hù)的患者。DCD供體器官不可避免的伴有更嚴(yán)重的缺血性損傷，因此許多策略被研究用于減少缺血性損傷如靜態(tài)冷保存、機(jī)械灌注、常溫局部灌注等[2]。體外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenatio，ECMO）能在DCD供體心臟死亡后即刻提供穩(wěn)定的自體血流灌注及氧供，減輕供體器官損傷，因而在DCD器官捐獻(xiàn)中的應(yīng)用逐漸增多，本文對ECMO在DCD供體肝移植的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

1 DCD的分類

DCD定義為公民在心臟死亡后進(jìn)行的器官捐獻(xiàn)，以往也稱無心跳器官捐獻(xiàn)（non-beating heart donor，NHBD）[3]。目前國際上DCD分類標(biāo)準(zhǔn)通常采用1995年荷蘭馬斯特里赫特標(biāo)準(zhǔn)（Maastricht，M）[3]，分為5類，其中第M-Ⅰ、M-Ⅱ、M-Ⅴ類被認(rèn)為是不可控制型DCD（uncontrolled DCD，uDCD），又稱為無準(zhǔn)備型DCD。而第Ⅲ、Ⅳ類被認(rèn)為是可控制型DCD（controlled DCD，cDCD），又稱有準(zhǔn)備型DCD。

器官從正常體溫下心臟停跳供血停止到冷灌注（冷保存）開始的這段時間被稱之為熱缺血時間（warm ischemia time，WIT）。WIT延長是DCD肝移植術(shù)后膽道缺血性損傷，移植物功能障礙和原發(fā)性移植物無功能等主要并發(fā)癥的根本原因[4]。因此，如何避免或減輕DCD供肝熱缺血損傷進(jìn)而保護(hù)移植受體的安全是當(dāng)前DCD研究的一個熱點(diǎn)。

2 ECMO應(yīng)用于DCD供肝保護(hù)的原理

ECMO是目前國際上最先進(jìn)和最為有效的一種持續(xù)體外生命支持手段，它通過將患者體內(nèi)的靜脈血引出體外，通過特殊材質(zhì)的人工心肺旁路氧合再后注入患者的動脈（靜脈-動脈ECMO）或靜脈系統(tǒng)（靜脈-靜脈ECMO），起到部分心肺替代作用，從而維持人體器官組織氧合和血供。最早ECMO用于難治性心肺功能衰竭患者心肺功能替代治療，包括肝移植圍術(shù)期ARDS、門脈性肺高壓、休克等導(dǎo)致的心肺功能衰竭[5]、心肺移植圍術(shù)期心肺功能的過渡支持等。

DCD供體器官保護(hù)的目標(biāo)是糾正組織細(xì)胞缺氧和償還氧債，而ECMO可以在多個環(huán)節(jié)發(fā)揮對DCD供體器官保護(hù)作用[6]：①供肝冷灌注、切取之前，通過ECMO提供自體血再循環(huán)，提供氧氣和營養(yǎng)，使已經(jīng)受到熱缺血損傷的器官得以恢復(fù)，減少熱缺血對DCD供肝的損傷，也可以減少冷缺血對器官的進(jìn)一步損傷。②ECMO保證在移植前有充分時間去評估供肝的功能狀態(tài)；③利用ECMO對供體進(jìn)行全身降溫，有效減輕肝臟熱缺血損傷，保護(hù)供體器官。進(jìn)一步研究[7]發(fā)現(xiàn)，ECMO的保護(hù)機(jī)制可能與其維持供肝組織中腺苷和黃嘌呤高表達(dá)，起到了缺血預(yù)適應(yīng)的保護(hù)作用有關(guān)。ECMO還可以減輕缺血缺氧導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)和內(nèi)皮細(xì)胞損傷。

3 ECMO在DCD供體肝移植中的應(yīng)用歷史與進(jìn)展

將ECMO應(yīng)用于移植器官保護(hù)最早是在1963年由Marchioro提出[6]。當(dāng)時，這一想法結(jié)合了兩種改善器官保存的方法即：低溫和用不同的液體進(jìn)行器官灌注。1989年低溫ECMO技術(shù)首次被臨床應(yīng)用在DCD供體保存腎臟[6]。1997年，美國馬里蘭大學(xué)Johnson等[8]首次報道1例供肝來自低溫（4℃）ECMO支持的DBD供體，移植術(shù)后供肝功能立即恢復(fù)，3周后康復(fù)出院。之后ECMO在DCD供肝肝移植中的應(yīng)用逐漸增多。

近年來ECMO技術(shù)在世界范圍內(nèi)日趨成熟，ECMO在DCD肝移植中的技術(shù)問題主要集中在灌注溫度。而其他諸如ECMO置管和啟動時機(jī)、肝素化時間等受世界各國法律、倫理的影響很大，已有文獻(xiàn)討論[9]，本文不作深入探討。

1997年之前，ECMO總是在低溫下和全身性降溫條件下進(jìn)行。低溫灌注主要降低細(xì)胞新陳代謝，但低溫不可避免導(dǎo)致供體器官的損傷，移植肝功能恢復(fù)延遲甚至失去功能[10]。常溫灌注的理念于1997年由Arias Diaz、Gonzales和Tabet等人提出，他們均通過豬肝移植動物實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)利用供體血液進(jìn)行常溫再灌注來恢復(fù)細(xì)胞能量狀態(tài)的益處[6]。2001年Sch？觟n等[11]發(fā)現(xiàn)常溫體外灌注可完全保存DCD供肝的功能，逆轉(zhuǎn)DCD供肝60 min的熱缺血損傷，甚至可能超過4 h。Tolboom等[12]通過動物實(shí)驗也發(fā)現(xiàn)對于熱缺血時間較長（1 h）、一般認(rèn)為不能用于移植的DCD供肝采用常溫ECMO仍可獲得滿意的復(fù)蘇和非常好的移植效果，顯示了常溫下ECMO灌注比靜態(tài)冷灌注有著更大優(yōu)勢，而且臨床前研究[13]也表明常溫ECMO是一個方便可行、效率高的DCD供肝保存技術(shù)。不僅如此，回顧性研究[14]還發(fā)現(xiàn)常溫ECMO支持下的DCD捐贈程序可以使供體池增加33%。ECMO逐漸被公認(rèn)為一種重要的擴(kuò)大潛在DCD捐獻(xiàn)池的技術(shù)[6]。

此外，還有研究探索了室溫和亞常溫ECMO灌注在DCD肝移植中的應(yīng)用。Rojas-Pena等[15]發(fā)現(xiàn)室溫（25℃左右）與常溫ECMO灌注效果相當(dāng)，并且省去熱交換器，使得ECMO更加簡便。2016年Hagiwara等[16]在豬心臟驟停60 min后采用原位ECMO亞常溫（22℃）灌注60 min，再聯(lián)合機(jī)械灌注4 h復(fù)溫，結(jié)果發(fā)現(xiàn)原位ECMO亞常溫灌注聯(lián)合機(jī)械灌注復(fù)溫對DCD供肝的復(fù)蘇和功能恢復(fù)非常重要。

由于存在熱缺血損傷，DCD肝移植總體療效要次于DBD肝移植。一項薈萃分析[17]表明，與DBD相比，DCD 肝移植移植物1年和3年的存活率明顯降低，而受體雖然1年存活率差異不大，但3年存活率明顯降低。此外，DCD肝移植缺血性膽道病等膽道并發(fā)癥的發(fā)生率更高。2002年西班牙巴塞羅那大學(xué)的Fondevila等[18]成功將常溫ECMO應(yīng)用于uDCD（M-Ⅱ型）供肝肝移植。從2002～2006年， 40例潛在DCD供肝有10例完成了肝移植，與同期20例DBD相比，移植肝存活率和受體1年生存率的差異無統(tǒng)計學(xué)意義。2006年1月～2008年3月，Jiménez-Galanes等[19]進(jìn)行了一項旨在評價常溫ECMO支持uDCD肝移植效果的前瞻性對照研究，結(jié)果20例常溫ECMO支持下uDCD肝移植，移植肝和受體1年生存率分別為80.0%和85.5%，40例DBD肝移植移植肝和受體1年生存率分別為87.5%、87.5%，兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。2009年P(guān)elletier等[20]報道了常溫ECMO在cDCD肝移植中的應(yīng)用，他們成功獲取并移植了12個DCD供肝，11例可隨訪，1年移植物和受體存活率均為91%（10/11），對照美國器官共享數(shù)據(jù)庫（UNOS）27251例DBD供肝和876例常規(guī)DCD肝移植，ECMO輔助的DCD肝移植移植物功能喪失的風(fēng)險高于DBD，但優(yōu)于常規(guī)DCD，受體生存率與DBD受體相似，但明顯好于常規(guī)DCD受體。2012年Fondevila等[21]總結(jié)了將常溫ECMO用于uDCD（M-Ⅱ類）供肝肝移植145例的經(jīng)驗，共獲取肝臟34個，移植物存活率和肝移植受體1年生存率分別為70%和82%，與同期538例DBD肝移植比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。ECMO在DCD供肝獲取前維護(hù)其功能，并能篩選供肝，預(yù)測預(yù)后等方面發(fā)揮重要的作用，再次證明了常溫ECMO灌注的優(yōu)越性。為了評價以ECMO 為基礎(chǔ)的局部灌注支持的DCD供肝肝移植與其他類型肝移植的效果，Shapey等[22]薈萃分析了1997～2013年發(fā)表的研究，結(jié)果表明uDCD肝移植移植物1年存活率低于DBD，但受體1年存活率無統(tǒng)計學(xué)差異。但ECMO為基礎(chǔ)的局部灌注支持的DCD供肝肝移植圍術(shù)期死亡率和肝動脈血栓形成的發(fā)生率與DBD組相似。

多數(shù)實(shí)驗研究及臨床研究傾向常溫及室溫灌注，但目前全世界對ECMO灌注的最適合的溫度仍沒有統(tǒng)一意見[23]。如西班牙推薦常溫和低溫灌注，而法國推薦低溫ECMO灌注，意大利、蘇格蘭、美國的紐約則應(yīng)用常溫ECMO。西班牙和法國，依據(jù)各移植中心的經(jīng)驗也可以使用原位灌注大量冷保存液到腹腔，瑞典建議原位冷灌注和常溫ECMO灌注[23]。造成這種差異的原因可能是因為目前的研究成果大多數(shù)來源于在動物實(shí)驗和為數(shù)不多、質(zhì)量不高的臨床研究，這些臨床研究幾乎都是回顧性、小樣本、非對照的研究。

5 ECMO在我國DCD肝移植中的應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院在ECMO應(yīng)用于DCD器官獲取方面有著豐富的經(jīng)驗[24]，2010年1月～2015年12月共完成145例ECMO輔助下的DCD器官獲?。黄渲兄袊鳬、Ⅱ、Ⅲ類供器官EMCO應(yīng)用率分別為58.3%、62.5%和60.0%。此外，他們還成功將ECMO應(yīng)用于潛在DCD供體的醫(yī)院間安全轉(zhuǎn)運(yùn)，轉(zhuǎn)運(yùn)里程超過100 km，平均ECMO運(yùn)轉(zhuǎn)時間超過120 min，保證了轉(zhuǎn)運(yùn)安全和供體器官保護(hù)，為順利完成器官捐贈和成功移植奠定了基礎(chǔ)[25]。由于我國大部分潛在DCD供體多分布在區(qū)縣級醫(yī)療機(jī)構(gòu)，將ECMO應(yīng)用于此類潛在DCD供體的呼吸循環(huán)支持，為將其安全轉(zhuǎn)運(yùn)到有資質(zhì)的醫(yī)療中心提供保障，不僅可以保障DCD捐獻(xiàn)的順利完成，還能提高DCD供體器官的質(zhì)量，可能是未來推動我國DCD供肝肝移植的一個重要手段。事實(shí)上，將ECMO應(yīng)用DCD供肝肝移植器官保護(hù)也得到我國移植屆的高度重視，2014年制訂的《中國心臟死亡捐獻(xiàn)器官評估與應(yīng)用專家共識》[26]就推薦：如心臟驟停或循環(huán)不穩(wěn)的患者擬行器官捐獻(xiàn)，可在征得家屬書面同意后建立ECMO支持。2016年，為使ECMO技術(shù)在我國器官移植領(lǐng)域的臨床應(yīng)用和操作更為規(guī)范，中華醫(yī)學(xué)會器官移植學(xué)分會和中國醫(yī)師協(xié)會器官移植醫(yī)師分會制定了《體外膜氧合在中國公民逝世后捐獻(xiàn)供器官保護(hù)中的應(yīng)用專家共識（2016版）》[27]。

總之，ECMO是一個新興的技術(shù)，用于輔助DCD供肝肝移植可以明顯提高移植物質(zhì)量，擴(kuò)大供體池，降低并發(fā)癥，改善受體的預(yù)后。作為一種新技術(shù)，ECMO還有許多問題亟待解決，需要通過大量的動物實(shí)驗和臨床研究來解決這些問題，以便更好地應(yīng)用這項技術(shù)。

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（收稿日期：2018-01-25 本文編輯：蘇 暢）