離體移植器官保存液的保護(hù)效果及臨床應(yīng)用研究進(jìn)展

南小平

(慶陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 慶陽(yáng) 745000)

器官移植是臨床醫(yī)學(xué)用來(lái)根治終末期器官衰竭唯一有效的方法，已成為20世紀(jì)80年代以來(lái)醫(yī)學(xué)發(fā)展的主要趨勢(shì)。近年來(lái)隨著臨床醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展，器官移植患者的存活率得到顯著提高[1]。器官移植首先要確保供體器官的質(zhì)量，這是器官移植成功的首要條件和根本保障，器官保存液作為器官移植保護(hù)的三大支柱之一，在移植物缺血再灌注損傷、炎癥反應(yīng)及功能維持等方面具有重要作用[2]。為了更好、更長(zhǎng)時(shí)間地延長(zhǎng)器官保存時(shí)間，最大限度地降低缺血、缺氧對(duì)器官造成的損傷[3]，尋求更合適的器官保存方法是當(dāng)前臨床亟待解決的問(wèn)題。

目前，單純低溫器官保存技術(shù)仍是臨床器官移植保存的首選方法。低溫時(shí)，離體器官的新陳代謝降低，增加了器官對(duì)缺血再灌注損傷的耐受性，使器官在離體條件下保存的時(shí)間更長(zhǎng)，以利于成功進(jìn)行器官受體移植。保存液根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為傳統(tǒng)低溫器官保存液和新型器官保存液。各種器官保存液的作用大致相同，如防止細(xì)胞水腫、減少細(xì)胞損傷、抗細(xì)胞凋亡，也能夠最大限度地促進(jìn)器官缺血再灌注損傷功能的恢復(fù)[4-6]。

1 傳統(tǒng)低溫器官保存液

1969年美國(guó)科林斯小組成功研發(fā)了第一種仿細(xì)胞內(nèi)液(高鉀、低鈉)器官保存液，即Collins液。該保存液已成功用于離體人腎保護(hù)，可維持24～48 h，但在腎臟內(nèi)易形成晶體殘留而影響腎功能，從而限制了其臨床應(yīng)用[7]。1976年，在Collins液的基礎(chǔ)上改進(jìn)的Euor-Collins(EC)低溫灌洗液成功應(yīng)用于肺臟和肝臟的保護(hù)[8]。隨著UW(university of Wisconsin solution)器官保存液的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，其不僅能延長(zhǎng)器官的缺血時(shí)間，還能改善移植器官的功能，因而逐漸取代了早期的EC保存液，成功應(yīng)用于肝臟、腎臟、肺等多器官移植的保護(hù)，并取得了較好的效果[9]。

1.1UW液 UW液是Belzer和Southard[10]研究的一種多器官保存液，其特點(diǎn)在于以乳糖鹽和棉子糖作為非滲透因子，阻斷細(xì)胞外液的內(nèi)流，從而抑制低溫引起的細(xì)胞水腫；以谷胱甘肽、別嘌呤醇對(duì)抗氧自由基；羥乙基淀粉作為膠體防止細(xì)胞間隙擴(kuò)大；緩沖系統(tǒng)采用磷酸鹽，以防止細(xì)胞酸中毒。UW液的組成中不含Ca2+，可防止細(xì)胞缺血再灌注時(shí)鈣超載導(dǎo)致的缺血再灌注損傷，缺點(diǎn)是高黏度使灌洗時(shí)間延長(zhǎng)從而損傷微循環(huán)，UW液的高鉀水平(達(dá)125 mmol/L)可能會(huì)引起血管收縮，并導(dǎo)致羥乙基淀粉積聚,引起冠狀動(dòng)脈內(nèi)膜損害。

隨著肝移植保護(hù)的不斷發(fā)展與完善，肝移植在臨床醫(yī)學(xué)上取得了巨大進(jìn)步，但肝移植手術(shù)復(fù)雜、難度大，可引起術(shù)后肝功能異常、急性腎損傷等多種并發(fā)癥。并發(fā)癥產(chǎn)生的原因也較多，如急慢性排斥反應(yīng)、病毒感染等[11-13]。戴俊等[14]對(duì)被細(xì)菌或真菌感染的UW液進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)性組(被感染)和陰性組(未被感染)肝移植術(shù)后丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、總膽紅素、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可見(jiàn)UW液培養(yǎng)是否被感染對(duì)術(shù)后肝功能無(wú)影響，但陽(yáng)性組術(shù)后急性腎損傷的發(fā)生率與陰性組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表明器官移植的首要條件是保護(hù)液的安全有效性。

1.2HTK(histidine tryptophan Ketoglutarate)液 H?lscher和Groenewoud[15]研制的HTK液是一種低鈉低鉀型多器官保存液，最初應(yīng)用于心臟移植，能有效延長(zhǎng)心臟缺血時(shí)間。與UW液相比，HTK液的黏性低、流動(dòng)性高，更易于擴(kuò)散至細(xì)胞間隙，有利于移植器官在短時(shí)間內(nèi)降溫，目前HTK液主要用于腎和肝臟等器官移植的保護(hù)[16]。由于各研究者對(duì)器官功能延遲恢復(fù)的時(shí)間界定不同，因而在器官保存效果方面報(bào)道的結(jié)果也存在差異。李濤等[17]證實(shí)，UW液和HTK液對(duì)大鼠無(wú)心跳供肝保護(hù)效果不同，在冷保存8 h,移植后門靜脈再通1、3、6 h后，HTK液組受體血清丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、腫瘤壞死因子的水平低于UW液組，而冷保存16 h，門靜脈再通相同時(shí)間時(shí)，兩組受體血清轉(zhuǎn)氨酶和腫瘤壞死因子水平比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。HTK液較UW液具有更好的供肝保護(hù)效果，但冷保存時(shí)間不宜超過(guò)16 h[17]。前期系統(tǒng)研究比較了尸體肝和活體肝移植的保存效果，結(jié)果顯示，HTK液和UW液的效果比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但這一結(jié)果仍存在很大爭(zhēng)議[18]。沙地克·阿帕爾等[19]采用Meta分析比較了UW液和HTK液對(duì)活體和尸體肝的保存效果發(fā)現(xiàn)，UW液和HTK液對(duì)肝臟的保存效果一致，術(shù)后保護(hù)效果無(wú)明顯區(qū)別。Adam等[20]研究發(fā)現(xiàn)，肝臟移植術(shù)后第1天，HTK組血漿凝血功能明顯低于UW組，兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在肝臟移植過(guò)程中由于熱缺血時(shí)間、缺血再灌注損傷等可導(dǎo)致膽道并發(fā)癥的發(fā)生，而膽道并發(fā)癥是影響肝移植術(shù)后成功的關(guān)鍵因素之一[21-22]。沙地克·阿帕爾研[19]究認(rèn)為，UW液膽道并發(fā)癥的發(fā)生率較HTK液高，這可能是由于UW液具有高的黏滯性、灌洗時(shí)間長(zhǎng)，從而影響了膽道周圍血管再灌注，增加了膽道并發(fā)癥的發(fā)生率。

1.3Celsior液 Celsior液吸取了HTK液和UW液的優(yōu)點(diǎn)，最初用于心肌停跳和心臟保護(hù)的研究。Menasché等[23]通過(guò)比較Celsior液和STH (St Thomas′ Hospital)液對(duì)大鼠心臟移植的影響發(fā)現(xiàn)，Celsior液在整個(gè)測(cè)試的左心室壓力容積范圍內(nèi)舒張壓明顯較低[(50.5±3.9) mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)比 (29.7±2.3) mmHg，P<0.05)],表明在Celsior液中存儲(chǔ)的心臟可更好地保留舒張功能，減輕移植心臟損傷；Celsior液組左心室壓力最大變化速率高于STH組，表明Celsior液能產(chǎn)生更高的收縮指數(shù)，這可能與兩組保存液所含的營(yíng)養(yǎng)成分有關(guān)，STH液的組成中不含非滲透物質(zhì)，可引起細(xì)胞腫脹，而Celsior液含有甘露醇和乳糖酸鹽兩種非滲透物質(zhì)，可有效對(duì)抗內(nèi)滲透性水分子進(jìn)入細(xì)胞，避免引起細(xì)胞腫脹。

目前心臟移植是治療終末期心力衰竭的主要方法，截至2016年6月30日，國(guó)際心肺移植協(xié)會(huì)報(bào)道了成人心臟移植104 027例和超過(guò)11 000例的兒童心臟移植，移植后受體的存活率較高[24]。同種異體心臟移植必須考慮術(shù)后缺血再灌注損傷，對(duì)于心臟移植保護(hù)液的最優(yōu)選擇存在很大爭(zhēng)議。Li等[25]通過(guò)文獻(xiàn)檢索，收集477篇關(guān)于心臟保護(hù)的研究，針對(duì)UW液、HTK液和Celsior液保護(hù)移植供體心臟的效果進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)價(jià)和Meta分析，結(jié)果表明，UW液保護(hù)的心臟供體移植術(shù)后存活率高于HTK液和Celsior液(95%比81%、81%,P<0.05)，HTK液與Celsior液移植后的成活率、心臟缺血性壞死率比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；與UW液相比，Celsior 液具有較低的黏度和高緩沖能力，器官低溫灌洗能力較UW液有一定優(yōu)勢(shì)。

隨著傳統(tǒng)低溫器官保存液的不斷應(yīng)用和發(fā)展，器官保存過(guò)程中對(duì)細(xì)胞及組織損傷的機(jī)制有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，這對(duì)保存液提出了更高的要求。常見(jiàn)低溫器官保護(hù)液對(duì)肝臟移植術(shù)后的恢復(fù)是安全有效的，并得到臨床證實(shí)，但肝臟的保存時(shí)間不宜超過(guò)12 h，否則會(huì)引起肝臟損傷[26-27]。因此，需要研發(fā)新型離體器官保存液以延長(zhǎng)保存時(shí)間，提高器官保存質(zhì)量。

2 新型器官保存液

2.1不含氣體添加物的新型器官保存液

2.1.1ET-kyoto液 ET-kyoto液是日本東京大學(xué)研制的仿細(xì)胞外液型低溫多器官保存液。該保存液采用海藻糖和葡萄糖醛酸鹽替代了UW液中昂貴的木棉糖和乳糖醛酸作為非滲透性物質(zhì)，能夠穩(wěn)定細(xì)胞膜，減輕器官的細(xì)胞水腫。目前，ET-kyoto液已成功用于臨床肺臟的保護(hù)，且效果優(yōu)于UW液，但對(duì)肝臟和胰腺的保護(hù)效果還在研究中。Chen等[28]對(duì)尸體肺移植保護(hù)的研究發(fā)現(xiàn)，ET-kyoto液對(duì)供肺的保護(hù)效果主要源自組成中的硝酸甘油、雙丁酰環(huán)腺苷酸以及低鉀的作用。較低的鉀濃度(44 mmol/L)可以預(yù)防高鉀引起的血管收縮，降低肺血管阻力(死亡供體的氧分壓為340 mmHg，用ET-kyoto液灌注后氧分壓迅速達(dá)到385 mmHg)，更重要的是組成中的海藻糖和葡萄糖醛酸鹽作為非滲透性物質(zhì)，為供肺有氧代謝提供了底物，在應(yīng)急狀態(tài)下可穩(wěn)定細(xì)胞膜，有效減輕離體器官的細(xì)胞水腫，延長(zhǎng)供肺缺血時(shí)間(左肺544 min，右肺613 min)，較UW液顯示了更好的保護(hù)效果。

2.1.2Polysol液 2005年荷蘭的阿姆斯特丹大學(xué)研發(fā)了一種新型的仿細(xì)胞外液型器官保存液，即 Polysol液。組成中聚乙二醇替代了UW液中的羥乙基淀粉，聚乙二醇能夠穩(wěn)定細(xì)胞膜，增加細(xì)胞膜上鈉泵的活性，降低膜通透性，從而減少細(xì)胞外液向膜內(nèi)滲透，避免細(xì)胞腫脹。此外，Polysol液含有自由基清除劑、維生素、能量底物、氨基酸以及抗氧化劑，可以抵抗冷藏期間的不利影響。Bessems等[29]測(cè)定了常溫(37 ℃)再灌注60 min時(shí)血清中天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶的水平，結(jié)果顯示，機(jī)械灌注Polysol組和單純低溫UW組血清中天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶的含量分別為(43±10) IU/L和(85±13) IU/L，兩者比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，術(shù)后低溫機(jī)械灌注Polysol組的膽汁產(chǎn)生量高于CS-UW組?？梢?jiàn)肝臟移植術(shù)后低溫機(jī)械灌注Polysol液的保護(hù)效果優(yōu)于CS-UW組，這可能是因?yàn)镻olysol液能明顯降低缺血再灌注損傷后的肝細(xì)胞壞死，減少天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶的釋放，增加膽汁的產(chǎn)生。Yagi等[30]報(bào)道了活體Lewis大鼠局部肝移植的缺血再灌注損傷和微循環(huán)，結(jié)果證實(shí)，Polysol液可以改善門靜脈血流、改善微循環(huán)，減少內(nèi)皮細(xì)胞腫脹，促進(jìn)組織氧合。

2.1.3上海多器官保存液(Shanghai multi-organ preservation solution,SMO液) SMO液是我國(guó)學(xué)者在UW液和HKT液的基礎(chǔ)上結(jié)合國(guó)外多器官保存液的優(yōu)點(diǎn)及傳統(tǒng)中藥的優(yōu)勢(shì)而研發(fā)的多器官保存液，已成功應(yīng)用于臨床腎移植保護(hù)。SMO液主要由磷酸二氫鹽和枸櫞酸鹽組成雙緩沖系統(tǒng)，聚乙二醇和木棉糖作為大分子物質(zhì)和能量底物，同時(shí)加入中藥提取物川芎嗪，其可有效清除氧自由基，降低細(xì)胞凋亡指數(shù)。周智華等[31]進(jìn)行了SMO液保護(hù)離體大鼠肝臟的可行性試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，保存24 h，SMO液組、UW液組和HTK液組的細(xì)胞凋亡指數(shù)分別為0.17±0.13、0.13±0.05和0.32±0.14，保存36 h，三組保存液的細(xì)胞凋亡指數(shù)與保存24 h的規(guī)律相似，可見(jiàn)相同時(shí)間點(diǎn)SMO液、UW液的細(xì)胞凋亡少于HTK液，由于SMO液中含有較少的非滲透性物質(zhì)，在大鼠肝臟保護(hù)中細(xì)胞水腫程度較UW液重。綜上，SMO對(duì)離體大鼠的肝保存效果優(yōu)于HTK液，總體上與UW液相當(dāng)。SMO器官保存液在我國(guó)主要應(yīng)用于器官移植的低溫保存和灌洗。

為進(jìn)一步提高供體器官的保存質(zhì)量，改善保存液的保護(hù)效果，研究者發(fā)現(xiàn)在保存液中添加物質(zhì)可延長(zhǎng)器官保存時(shí)間，這可能與添加物能夠防止細(xì)胞缺血再灌注損傷等有關(guān)。

2.2氣體分子在器官保存液中的應(yīng)用 內(nèi)源性氣體分子具有多種治療作用，如調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，抗炎等。內(nèi)皮型一氧化氮合酶通過(guò)介導(dǎo)血管舒張而發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用，誘導(dǎo)型內(nèi)皮型一氧化氮合酶介導(dǎo)移植后的肝移植損傷。Ben Abdennebi等[32]研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源性產(chǎn)生的一氧化氮在肝臟低溫保存和熱灌注損傷中具有保護(hù)作用，一氧化氮可抑制炎性因子的表達(dá)。Lobb等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)期(24 h)冷(4 ℃)儲(chǔ)存期間，用UW液+硫化氫處理大鼠的同種異體移植物能顯著減少急性壞死/凋亡損傷，改善功能和受體Lewis大鼠的存活率。硫化氫通過(guò)特定的線粒體作用保護(hù)腎臟移植物免于長(zhǎng)期的缺血再灌注損傷。Ohsawa等[34]證實(shí)，氫氣能夠清除細(xì)胞氧自由基，是一種有效的抗氧化劑。研究者將氫氣應(yīng)用于動(dòng)物離體器官模型中發(fā)現(xiàn)，氫氣能夠減輕缺血再灌注損傷，改善移植術(shù)后的預(yù)后[35-36]。

血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)/一氧化碳在缺血再灌注損傷模型中的治療潛力已在嚙齒類動(dòng)物中得到證實(shí)。Constantin等[37]報(bào)道了HO-1/一氧化碳在肺臟疾病中的治療潛力。研究發(fā)現(xiàn)，敲除小鼠體內(nèi)的HO-1氧合酶可導(dǎo)致對(duì)肺臟缺血再灌注損傷致死效應(yīng)的敏感性，吸入外源性一氧化碳可以補(bǔ)償HO-1的缺乏并提高小鼠的存活率[37]。Song等[38]發(fā)現(xiàn)，在大鼠原位左肺移植期間，移植肺出現(xiàn)嚴(yán)重的肺泡內(nèi)出血和血管內(nèi)凝血。連續(xù)吸入一氧化碳可明顯減少移植物出血及術(shù)后纖維化和血栓形成?？梢?jiàn)一氧化碳具有HO-1氧合酶相似的治療作用，能夠抑制細(xì)胞凋亡，下調(diào)促炎細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子的產(chǎn)生。但由于氣體一氧化碳的毒性和低的溶解性很難實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)、定量靶向傳輸。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)了一系列攜帶一氧化碳的羰基過(guò)渡金屬化合物，即一氧化碳釋放分子(carbon monoxide releasing molecule,CO-RM)，其在特定的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)緩慢釋放一氧化碳。Yao等[39]發(fā)現(xiàn)，較低濃度的CO-RM2和CO-RM3可減輕術(shù)后小鼠心肌細(xì)胞的壞死和炎癥反應(yīng)。Soni等[40]發(fā)現(xiàn)，將CO-RM2加入器官保護(hù)液中可明減輕大鼠心臟的缺血再灌注損傷。Sener等[41]在腎臟移植保護(hù)實(shí)驗(yàn)中將人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞在低溫下冷保存24 h，在UW液中添加CO-RM3，可明顯對(duì)抗人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡作用。

3 結(jié) 語(yǔ)

不同器官保存液對(duì)于肝臟、心臟、肺等離體器官的保護(hù)效果有所差異，各有優(yōu)劣。隨著臨床器官需求的增加，越來(lái)越多的無(wú)心跳供體、攜帶肝炎病毒的供體以及高齡供體等逐漸應(yīng)用于臨床，這對(duì)傳統(tǒng)離體器官的保存方法提出了更高要求。為了延長(zhǎng)器官的保存時(shí)間，維持移植物的存活質(zhì)量，減輕器官保存期間的各種損害，需要更深入研究效果更佳的保護(hù)液，氣體和羰基過(guò)渡金屬CO-RM的出現(xiàn)有望進(jìn)一步提高保存液的效果。