低溫雙通道氧合機(jī)械灌注在離體劈離式肝移植中的應(yīng)用

任鈞楷 張彤

1988年，德國醫(yī)師Pichlmayr首次報(bào)道了劈離式肝移植在臨床上的應(yīng)用。30多年來隨著劈離式肝移植的飛速開展，其技術(shù)日趨成熟。劈離式肝移植可一肝兩用，擴(kuò)展了供肝數(shù)量。標(biāo)準(zhǔn)供者在獲取時(shí)循環(huán)穩(wěn)定，通常選用在體劈離，其術(shù)后受者生存率和移植肝存活率與全肝移植相似[1]。而對(duì)于循環(huán)不穩(wěn)定的供者，通常使用離體劈離。離體劈離時(shí)，冷缺血時(shí)間（cold ischemia time，CIT）延長(zhǎng)、細(xì)胞內(nèi)能量來源[如三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）]耗竭以及其他代謝紊亂，導(dǎo)致細(xì)胞損傷和功能障礙。這種損傷會(huì)因肝移植再灌注損傷而加重，臨床上表現(xiàn)為移植術(shù)后并發(fā)癥和移植失敗。近年來，隨著器官保存技術(shù)的不斷改進(jìn)，國內(nèi)外研究團(tuán)隊(duì)使用機(jī)械灌注來改善供肝質(zhì)量，顯著減少了肝移植的CIT和缺血-再灌注損傷（ischemia-reperfusion injury，IRI），并且能優(yōu)化供肝的質(zhì)量[2]。離體劈離式肝移植的CIT延長(zhǎng)，可獲益于機(jī)械灌注[3]。本文結(jié)合了國際上肝移植供肝機(jī)械灌注的研究進(jìn)展，闡述了低溫雙通道氧合機(jī)械灌注（dual hypothermic oxygenated machine perfusion，D-HOPE）在離體劈離式肝移植中的應(yīng)用和未來的發(fā)展方向。

1 離體與在體劈離式肝移植的特點(diǎn)

劈離式肝移植是將1個(gè)供肝，通過類似解剖性肝切的方式劈分成為2個(gè)供肝，滿足2例受者使用。由于劈離式肝移植的CIT更長(zhǎng)，以及劈肝的手術(shù)操作導(dǎo)致劈離式肝移植更容易出現(xiàn)IRI以及原發(fā)性無功能（primary nonfunction，PNF）。在供者循環(huán)血流穩(wěn)定的情況下通常選用在體劈離技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)在于：（1）劈離手術(shù)過程不中斷供肝血運(yùn)，縮短供肝的CIT；（2）對(duì)肝臟斷面斷裂的膽管及血管可以及時(shí)縫扎，減少斷面出血及膽漏的發(fā)生；（3）可觀察肝臟劈離后各肝段的血液供應(yīng)及回流，以便更合理地分配供肝血管；（4）術(shù)后血管、膽管并發(fā)癥及移植物功能不全的發(fā)生率較低[4]。而在體劈離的缺點(diǎn)在于手術(shù)時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，會(huì)引起來自同一供者的其他器官質(zhì)量受損，甚至不能用于移植。當(dāng)供者的循環(huán)血流不穩(wěn)定時(shí)，往往選用離體劈離。與在體劈離相比，離體劈離后臺(tái)手術(shù)時(shí)間更長(zhǎng)，肝臟CIT更長(zhǎng)且IRI會(huì)更重，導(dǎo)致術(shù)后膽管、血管并發(fā)癥及移植物功能不全的發(fā)生率增高。Reyes等[1]比較了在體和離體劈離肝移植術(shù)后受者和移植物的存活率，受者1年生存率分別為96%和74%，移植物1年存活率分別為81%和61%。然而，在體劈離手術(shù)要求更高，需要后勤的支持以及供者醫(yī)院團(tuán)隊(duì)具備嫻熟的劈離技術(shù)，目前如何改善離體劈離供肝質(zhì)量成為了研究的熱點(diǎn)。

2 機(jī)械灌注的類型

近年來機(jī)械灌注是國際上在器官保存方面研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，其可使一些擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)供者（expended standard donor，ECD）肝臟，例如脂肪變性供肝、心臟死亡器官捐獻(xiàn)（donation after cardiac death，DCD）供肝用于肝移植[5]。這些器官發(fā)生原發(fā)性無功能、早期移植物功能障礙和肝內(nèi)膽道并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)增加，長(zhǎng)期存活率下降[6]。對(duì)于一些脂肪變性供肝和DCD供肝的使用在不同的移植中心之間差異很大，是否棄用這類邊緣供肝往往取決于各中心的經(jīng)驗(yàn)而非客觀參數(shù)[7-8]。機(jī)械灌注可監(jiān)測(cè)肝移植術(shù)前器官的功能，并可優(yōu)化供者器官的功能[9]，可分為供者器官的機(jī)械灌注和離體器官的機(jī)械灌注。供者器官的機(jī)械灌注主要是依靠體外膜肺氧合以及常溫局部灌注來維持供者循環(huán)穩(wěn)定，保護(hù)供者器官；離體器官的保存主要是利用離心泵、膜肺氧合器、循環(huán)流量和壓力控制以及溫度控制系統(tǒng)等組成設(shè)備對(duì)離體供肝進(jìn)行灌注保存[10]。在機(jī)械灌注中，溫度設(shè)置是一個(gè)獨(dú)立的變量，因?yàn)樗鼪Q定了ATP和合成糖原的細(xì)胞代謝活動(dòng)水平以及對(duì)氧氣的需求程度[11]。在既往的研究中，溫度的分類不一致，Karangwa等[12]將機(jī)械灌注溫度的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)化，分為低溫（≤12 ℃）、中溫（13～24 ℃）、亞常溫（25～34 ℃）以及常溫（≥35 ℃）。目前，中溫機(jī)械灌注和亞常溫機(jī)械灌注僅用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，尚未用于人類肝移植。

低溫機(jī)械灌注（hypothermic machine perfusion，HMP）是指將供者器官外接離心泵，在4～8 ℃的低溫和壓力控制[肝動(dòng)脈20～30 mmHg（10 mmHg=1.33 kPa）以下，門靜脈3～7 mmHg以下]的條件下，利用灌注液對(duì)離體供肝進(jìn)行灌注保存的技術(shù)[11,13]。低溫機(jī)械灌注可最大程度減少供者對(duì)氧氣的需求，并且在有氧合或者無氧合的條件下進(jìn)行單血管（門靜脈或肝動(dòng)脈）或雙血管（門靜脈和肝動(dòng)脈）的灌注[13]。HMP用于供肝保存的臨床前動(dòng)物研究顯示供肝的ATP產(chǎn)生增加，肝損傷標(biāo)志物全面減少[14]。靜態(tài)冷保存（static cold storage，SCS）是目前臨床常用的供肝保存方法，但是SCS的供肝質(zhì)量往往受到保存過程中不可避免的細(xì)胞水腫及酸中毒的影響。

Guarrera等[15]首次報(bào)道了HMP在全肝移植中的應(yīng)用，20例接受HMP供肝的受者與接受SCS供肝的受者比較，在隨訪12個(gè)月期間，兩組均未發(fā)生PNF。HMP組早期移植物功能障礙的發(fā)生率為5%，SCS組為25%；HMP組未發(fā)生血管并發(fā)癥，SCS組1例發(fā)生血管并發(fā)癥；HMP組和SCS組分別有2例和4例發(fā)生膽管并發(fā)癥。與SCS組比較，HMP組肝臟損傷標(biāo)志物水平明顯降低，平均住院時(shí)間更短[（15±5）d比（11±5）d，P=0.006]。表明HMP是安全的，可以改善移植物功能和降低供者肝臟損傷的生化指標(biāo)水平。

Dutkowski等[16]隨后報(bào)道，在DCD肝移植中，灌注液的氧合顯著增加了低溫（10 ℃）灌注的優(yōu)勢(shì)。將腦死亡器官捐獻(xiàn)（donation after brain death，DBD）與DCD供者組進(jìn)行對(duì)比，所有供者器官都接受了SCS，DCD組肝移植術(shù)前進(jìn)行了1～2 h的低溫氧合機(jī)械灌注（hypothermic oxygenated machine perfusion，HOPE）治療。術(shù)后受者在移植物功能、肝酶和腎功能方面表現(xiàn)相似，重癥監(jiān)護(hù)室入住時(shí)間、總體住院時(shí)間以及術(shù)后3個(gè)月和6個(gè)月膽道并發(fā)癥發(fā)生率的差異亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

HOPE是在HMP的基礎(chǔ)上使用氧合的灌注液，其主要優(yōu)點(diǎn)是在供肝保存時(shí)保持器官低溫（8～12 ℃）和供氧，使肝臟代謝降低的同時(shí)促進(jìn)線粒體的復(fù)蘇，達(dá)到ATP動(dòng)態(tài)保存的效果，在受者再灌注后，體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧水平會(huì)降低，達(dá)到減輕IRI的目的[17]。與單獨(dú)使用SCS保存肝臟的對(duì)照組相比，HOPE組早期移植物功能得到改善，肝臟損傷的生化指標(biāo)降低，膽道并發(fā)癥更少，住院時(shí)間更短。若是對(duì)肝動(dòng)脈和門靜脈同時(shí)插管進(jìn)行灌注，則稱為D-HOPE。膽道的血液供應(yīng)主要依賴于肝動(dòng)脈，膽道缺血導(dǎo)致的膽道并發(fā)癥為DCD供肝肝移植術(shù)后常見并發(fā)癥，因此保護(hù)膽道是至關(guān)重要的。Dutkowski的研究小組雖然對(duì)灌注液進(jìn)行了主動(dòng)氧合，但灌注僅經(jīng)門靜脈，而不經(jīng)肝動(dòng)脈，可能不足以保護(hù)膽道。D-HOPE結(jié)合了上述兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)門靜脈和肝動(dòng)脈進(jìn)行主動(dòng)氧合灌注，能更好地改善供肝質(zhì)量，降低術(shù)后膽道并發(fā)癥。van Rijn等[18]正在進(jìn)行一項(xiàng)多中心隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)研究，比較D-HOPE與SCS在預(yù)防DCD供者肝移植術(shù)后非吻合口膽道狹窄的效果，其結(jié)果令人期待。

3 D-HOPE在離體劈離式肝移植中的應(yīng)用

荷蘭格羅寧根大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的van Rijn等[17,19]首先報(bào)道了D-HOPE在全肝移植中的應(yīng)用，他們比較了行D-HOPE（D-HOPE組，10例）和未行D-HOPE（對(duì)照組，20例）的DCD供肝用于肝移植的預(yù)后。D-HOPE組術(shù)后6個(gè)月和1年的移植物存活率均為100%，對(duì)照組分別為80%和67%。D-HOPE改善了肝移植術(shù)后肝臟和膽道功能，同時(shí)移植物ATP也增多，表明了肝細(xì)胞可更有效地利用氧氣。

2020年Spada等[3]報(bào)道了第1例D-HOPE用于離體劈離式肝移植（表1），離體劈離及修整獲得S2段供肝及右三葉供肝，S2段供肝受者在移植術(shù)后的最初幾日有肝功能恢復(fù)的跡象，在術(shù)后5 d出現(xiàn)了膿毒癥和急性血流動(dòng)力學(xué)紊亂。右三葉供肝的CIT比S2段供肝的更長(zhǎng)，但是右三葉供肝受者移植物功能恢復(fù)迅速，14個(gè)月后肝功能檢測(cè)未見異常。盡管CIT延長(zhǎng)，但2例受者既沒有出現(xiàn)再灌注后綜合征，也沒有出現(xiàn)PNF。灌注液乳酸峰值＜5 mmol/L，且迅速降至正常。組織學(xué)上，兩部分移植物在肝移植術(shù)后7 d均出現(xiàn)輕度IRI。考慮到離體劈離導(dǎo)致的CIT延長(zhǎng)，認(rèn)為D-HOPE有助于減輕IRI，使肝功能恢復(fù)良好。表明D-HOPE能有效改善供肝質(zhì)量，促進(jìn)肝移植的成功。

2021年Thorne等[20]報(bào)道了另外1例D-HOPE在離體劈離式肝移植中的應(yīng)用（表1），進(jìn)行劈離手術(shù)后得到左外葉供肝及右三葉供肝，右三葉供肝運(yùn)往另外一個(gè)移植中心進(jìn)行肝移植。術(shù)后接受左外葉供肝的受者經(jīng)歷了急性細(xì)胞性排斥反應(yīng)，接受右三葉供肝的受者移植術(shù)后出現(xiàn)嚴(yán)重急性胰腺炎并發(fā)空腸穿孔及急性細(xì)胞性排斥反應(yīng)。但是未觀察到與D-HOPE相關(guān)的不良事件。在6個(gè)月的隨訪中，左外葉和右三葉供肝的受者移植物功能均正常。隨訪期間未觀察到與D-HOPE相關(guān)的不良事件。在這項(xiàng)研究中，D-HOPE大大縮短了供肝的CIT，特別是右三葉供肝，即使加上運(yùn)往第2個(gè)移植中心的二次運(yùn)輸時(shí)間（294 min），總CIT仍然小于8 h，其結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)D-HOPE在離體劈離式肝移植中是可行的。

表1 D-HOPE在離體劈離式肝移植中應(yīng)用的文獻(xiàn)報(bào)道Table 1 Literature reports on the application of D-HOPE in ex vivo split liver transplantation

據(jù)筆者檢索文獻(xiàn)，雖然目前僅有2例D-HOPE用于離體劈離式肝移植的報(bào)道，但其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的：（1）在D-HOPE條件下進(jìn)行劈離時(shí)供者肝臟處于低溫條件，此時(shí)肝臟代謝較低，產(chǎn)生的代謝物質(zhì)更少，可改善供肝質(zhì)量，減輕IRI；（2）在D-HOPE條件下劈離的肝臟處于持續(xù)的氧合狀態(tài)下，能更好保護(hù)肝細(xì)胞及膽管上皮細(xì)胞，減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生；（3）目前國內(nèi)僅有較大的移植中心有能力同時(shí)進(jìn)行兩部分劈離供肝的移植手術(shù)，如果移植物被運(yùn)到其他移植中心，或者暫時(shí)儲(chǔ)藏起來，無法避免額外的冷缺血損傷，而使用D-HOPE可顯著縮短CIT，因此這個(gè)主要的問題可能會(huì)被克服。

常溫機(jī)械灌注（normothermic machine perfusion，NMP）是一種新興的技術(shù)，它能使供肝保持在生理溫度（37 ℃），并在保存過程中提供足夠的氧氣來支持有氧代謝[21]。先前已有研究將NMP用于廢棄供肝的劈離[22-23]，但是目前尚未見NMP成功用于劈離式肝移植的報(bào)道。與NMP相比，D-HOPE用于劈離式肝移植更具優(yōu)勢(shì)：（1）NMP期間進(jìn)行供肝劈離可能通過額外的復(fù)溫步驟增加熱缺血時(shí)間，增加了溫度變化帶來的傷害；（2）如果灌注機(jī)出現(xiàn)技術(shù)問題，D-HOPE對(duì)器官造成的風(fēng)險(xiǎn)更低，在這種情況下，移植物只需回到SCS狀態(tài)；（3）在 D-HOPE期間，由于溫度比NMP更低，肝臟的代謝需求更小，供肝處于移植的最佳狀態(tài)。

4 未來發(fā)展方向和局限

目前NMP已用于供肝評(píng)估，與SCS相比，NMP可以使器官棄用率降低50%，且不影響移植物質(zhì)量和功能[24]。Mergental等[25]根據(jù)灌注液中的乳酸水平、膽汁生成量、血管流量和整體外觀（如肉眼可見的纖維化、肝硬化、脂肪變性等）來判斷移植物的存活能力。D-HOPE灌注參數(shù)（天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、乳酸脫氫酶、葡萄糖、乳酸和pH值）可預(yù)測(cè)術(shù)后移植物功能，同時(shí)肝臟大泡性脂肪變性能影響灌注液參數(shù)水平，是早期移植物功能障礙的唯一獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[26]。未來機(jī)械灌注可用于評(píng)估供肝是否適合劈離。根據(jù)劈離式肝移植專家共識(shí)[27]，擬劈離的肝臟脂肪變性不超過10%為宜。目前最新的機(jī)械灌注技術(shù)或許可使脂肪變性的肝臟脫脂，進(jìn)一步增加供肝的來源。根據(jù)Nagrath等[28]的一項(xiàng)臨床前研究，NMP作用3 h后，脂肪變性的大鼠肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)含量降低了50%。Boteon等[29]研究因脂肪變性而被丟棄的供肝得到了相同的結(jié)論。脂肪變性供肝接受HOPE后再灌注損傷減輕，表現(xiàn)為氧化應(yīng)激減少、核損傷減輕、枯否細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞活化減少[30]。機(jī)械灌注用于劈離式肝移植也存在缺點(diǎn)，一方面是采用機(jī)械灌注會(huì)產(chǎn)高昂的費(fèi)用，增加病人的負(fù)擔(dān)；另一方面，在劈離過程中，移植物的管道會(huì)變細(xì)，增加機(jī)械灌注的插管難度。相信未來隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些問題能得到解決。

5 小 結(jié)

離體劈離式肝移植可以顯著地增加供肝的數(shù)量，進(jìn)一步改善供肝缺乏的困境[31-32]。但是離體劈離式肝移植的供肝質(zhì)量以及并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)也是目前臨床需要解決的問題。依靠D-HOPE等新興技術(shù)可以顯著縮短肝臟CIT，改善離體劈離式肝移植的供肝質(zhì)量，降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，為供肝保存這一領(lǐng)域帶來創(chuàng)新性的進(jìn)步，推動(dòng)我國移植事業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。