體外肺灌注在肺移植中的應(yīng)用概述

陳樂(lè)延，劉峰（.南京醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京 0000；.南京醫(yī)科大學(xué)附屬無(wú)錫人民醫(yī)院胸外科，江蘇 無(wú)錫 403）

肺移植手術(shù)是終末期肺病最佳的治療方式［1-2］。根據(jù)國(guó)際心肺移植協(xié)會(huì)（International Society of Heart and Lung Transplantation，ISHLT） 的 統(tǒng) 計(jì)， 截 至2018 年6 月30 日肺移植手術(shù)目前已登記成人手術(shù)量已達(dá)69200 臺(tái)，近8 年（2010 年至2017 年）術(shù)后中位生存期為6.7 年［3］。我國(guó)的肺移植目前處于快速發(fā)展時(shí)期，自2015 年1 月1 日啟用公民心腦死亡器官捐獻(xiàn)供體作為器官移植唯一供體［4］，至2018 年12 月31 日共完成肺移植1053 例，1 年及3 年生存率分別為70.11%及61.16%［5］。我們?cè)诳吹狡鋸V闊前景的同時(shí)，也注意到當(dāng)下存在的諸多問(wèn)題。其一，基于對(duì)原發(fā)性移植物失功能（primary graft dysfunction, PGD）嚴(yán)重后果的擔(dān)憂，使得移植供肺的選擇標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)嚴(yán)格，這導(dǎo)致了僅有大概20%的腦死亡供肺能被用于肺移植。其二，由于肺移植供體的短缺，越來(lái)越多的中心使用心臟死亡供體（donation after cardiac death，DCD）或不滿足傳統(tǒng)移植供體標(biāo)準(zhǔn)的邊緣供體［6］，這意味著供體肺會(huì)存在不同程度的損傷，包括肺水腫、肺實(shí)變、感染等［7］，這也為供肺的評(píng)估及修復(fù)提出更大的挑戰(zhàn)。因此，隨著肺移植需求增長(zhǎng)，如何增加可用肺數(shù)量，如何評(píng)估及改善供肺質(zhì)量，成為急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

體外肺灌注（ex vivo lung perfusion，EVLP）是一種能有效克服供體肺數(shù)量短缺的技術(shù)。 EVLP 主要功能是在體溫下為供體肺提供通氣和灌注，該技術(shù)可以在移植前評(píng)估供體肺的生理和生物學(xué)功能，延長(zhǎng)供體肺的保存時(shí)間，并有助于修復(fù)肺損傷，這都有助于增加邊緣供體肺的利用率。隨著對(duì)供體肺的快速分子評(píng)估和EVLP 期間的干預(yù)治療，越來(lái)越多的供體肺的質(zhì)量得以改善用于移植，我們也看到EVLP 技術(shù)在各方面的廣泛前景。

1 EVLP 的理論基礎(chǔ)

早在20 世紀(jì)60 年代Denton Cooley 進(jìn)行世界第一臺(tái)被報(bào)道的心肺移植時(shí)，就已經(jīng)有了初步的肺保存技術(shù)，當(dāng)時(shí)主要通過(guò)低溫，以此降低器官代謝來(lái)保護(hù)供體器官。目前供體冷保存仍是供肺保存的金標(biāo)準(zhǔn)。然而，冷保存技術(shù)無(wú)法去除從肺組織釋放的有害物質(zhì)，并無(wú)法對(duì)供體肺進(jìn)行有效評(píng)估和修復(fù)。近年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步，EVLP 逐漸被應(yīng)用于供肺的保存。EVLP 在體溫下維持供肺的代謝，并在此期間，減輕肺水腫，去除有害代謝產(chǎn)物，同時(shí)EVLP 期間的機(jī)械通氣可以減少肺不張，而灌注可以改善肺內(nèi)微循環(huán)。在EVLP 過(guò)程中，氧氣被去除而二氧化碳通過(guò)膜氧化器供應(yīng)到灌注液中。這有助于在移植前對(duì)供肺氧合能力進(jìn)行評(píng)估。EVLP 還為供肺提供體外修復(fù)及治療的機(jī)會(huì)。

2 EVLP 的方案

目 前 主 要EVLP 方 案 有3 種：Lund 技 術(shù)、Toronto 技術(shù)、Organ Care SystemTM（OCSTM）技術(shù)，其主要參數(shù)可見(jiàn)于表1。根據(jù)不同的EVLP 方案也產(chǎn)生了數(shù)種商業(yè)化產(chǎn)品，如 OCSTM Lung、LSTM、Lung AssistTM、XPSTM［8］。

表1 EVLP 方案主要參數(shù)［8-9］

3 EVLP 應(yīng)用指征及供肺評(píng)估

根據(jù)各中心的臨床經(jīng)驗(yàn)，目前EVLP 的使用指征主要為以下：① 最佳氧合指數(shù)（oxygenation index，OI） ＜300 mmHg（1 mmHg ＝0.133 kPa）；② X 線檢查或體格檢查提示存在肺水腫；③ 評(píng)估中發(fā)現(xiàn)肺順應(yīng)性差；④ 高風(fēng)險(xiǎn)臨床診療史，如有大于10 U 輸血史或有誤吸史；⑤ DCD 供體心臟停搏與撤除生命支持的時(shí)間間隔＞60 min［10］。一些中心會(huì)為DCD 供肺常規(guī)進(jìn)行EVLP 評(píng)估及修復(fù)。在EVLP 過(guò)程中。每小時(shí)記錄以下參數(shù)：氧合功能左心房氧分壓與肺動(dòng)脈氧分壓之差、肺動(dòng)脈壓力、肺順應(yīng)性及X 線檢查。供肺經(jīng)3 h EVLP 的修復(fù)后，如果肺順應(yīng)性穩(wěn)定或得到改善，同時(shí)ΔPO2≥350 mmHg，X 片下未見(jiàn)肺部新發(fā)浸潤(rùn)或?qū)嵶儯瑒t該供肺可直接用于臨床肺移植。如果肺順應(yīng)性較基礎(chǔ)狀態(tài)惡化，ΔPO2＜350 mmHg，X 片下見(jiàn)肺部新發(fā)浸潤(rùn)或?qū)嵶?，則應(yīng)放棄臨床應(yīng)用供肺［11］。

4 EVLP 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

近幾年，EVLP 技術(shù)已經(jīng)逐步在諸多肺移植中心得到應(yīng)用，其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在臨床工作中已初步得到體現(xiàn)。除了運(yùn)用于器官功能評(píng)估，同時(shí)在科研層面，其也可以成為肺部損傷模型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，如呼吸機(jī)相關(guān)損傷以及急性肺損傷等［12］。

此外，根據(jù)肺移植受者預(yù)后的通用評(píng)估系統(tǒng)，通氣、術(shù)后生存率、急性排斥反應(yīng)和慢性同種異體移植功能障礙的發(fā)生率等標(biāo)準(zhǔn)，EVLP 還可以被用作使用邊緣性供肺評(píng)估與修復(fù)的重要技術(shù)［13］。如此，面對(duì)當(dāng)下供肺不足的狀況，EVLP 的應(yīng)用不僅擴(kuò)大了供肺池，增加了可用肺，也減少了患者在等待期死亡的情況。

Anders 等［14］通過(guò)對(duì)比Toronto 方案EVLP 后可用于移植與不適用于移植供肺的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)符合移植條件的供肺灌注液中LDH 水平與不符合標(biāo)準(zhǔn)供肺相比明顯降低。此外通過(guò)評(píng)估Syndecan-1 可以部分反映肺血管損傷情況。炎癥因子如IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α、IL-10 等也可作為評(píng)估供肺損傷的重要因子。Sage 等［15］在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)測(cè)量供體支氣管沖洗（bronchial wash，BW）液或支氣管肺泡灌洗（bronchoalveolar lavage，BAL）液中膽汁酸的含量，可以用于可疑誤吸肺供體的評(píng)估。同時(shí)他們發(fā)現(xiàn)供體炎癥反應(yīng)強(qiáng)度，與BW 中膽汁酸濃度呈正相關(guān)。由此證明EVLP 可以評(píng)估供體是否發(fā)生誤吸以及供體損傷程度如何。

對(duì)于邊緣性供肺，上文中我們?cè)敿?xì)闡述了肺移植供肺的標(biāo)準(zhǔn)，而邊緣性供肺則是指不完全符合所述標(biāo)準(zhǔn)的供體，如捐獻(xiàn)者年齡過(guò)大，供體肺部痰液微生物學(xué)陽(yáng)性，缺血時(shí)間大于6 h，PaO2/ FiO2＜300 mmHg 或影像學(xué)檢查結(jié)果異常等情況［16］。根據(jù)Niikawa 等［17］的研究，對(duì)于臨床棄用的25 例供肺使用Lund 方案EVLP 2 h，其中一半以上供肺的生理機(jī)能等數(shù)據(jù)都可滿足移植用肺的標(biāo)準(zhǔn)。

除了對(duì)于供肺的評(píng)估，EVLP 作為修復(fù)平臺(tái)的作用也格外重要。首先由于目前所用灌注液本身就具有比較高的膠體滲透壓，因此EVLP 對(duì)于緩解肺水腫是較為有效的［18］。在對(duì)肺水腫的治療作用以外，胃內(nèi)容物誤吸造成的損傷可通過(guò)在灌注液中添加表面活性物質(zhì)以達(dá)到修復(fù)的目的［19］，以及肺部感染也可以通過(guò)添加抗菌藥物進(jìn)行有效的干預(yù)與修復(fù)［18］。 Mariscal 等［20］在 人 肺EVLP 實(shí) 驗(yàn) 中 證明，在灌注液中加入α-1 抗胰蛋白酶（Alpha 1 antitrypsin， A1AT）能保護(hù)肺內(nèi)皮細(xì)胞，改善肺質(zhì)量。Haam 等［21］發(fā)現(xiàn)，在通氣過(guò)程中混合通入2%氫氣，能有效減輕炎癥反應(yīng)與肺水腫，改善肺功能。此外，Montminy 等［22］發(fā)現(xiàn)，用UVC（Ultraviolet C）照射燈照射，能降低細(xì)胞因子水平，減輕炎癥。Lonati等［23］的研究表明，在EVLP 過(guò)程中加人間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cell， MSC）衍生細(xì)胞外囊泡（extracellular vesicles， EVs），能降低外周阻力，降低再灌注損傷。

5 EVLP 改進(jìn)方式

現(xiàn)在EVLP 技術(shù)在臨床上進(jìn)一步應(yīng)用的情況下，也得到了更多的關(guān)注，并且多處都針對(duì)改善其應(yīng)用時(shí)的效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

目前EVLP 常用的灌注液是Steen 液以及OCS液，同時(shí)可在其中加入RBC 等細(xì)胞成分。根據(jù)Takahashi 等［24］的研究，灌注液狀態(tài)與成分的優(yōu)化也可以改善EVLP 效果。他們采取了3 種方式改良灌注液狀態(tài)，第一種是持續(xù)更換灌注液，第二種是維持灌注液滲透壓，第三種是加入腸外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3 種方式均能顯著改善EVLP 過(guò)程中肺的順應(yīng)性及氧合功能，降低氣道壓力和肺動(dòng)脈阻力。Buchko 等［25］根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也證實(shí)在灌注液中加入胃腸外營(yíng)養(yǎng)能較好改善肺功能，減輕炎癥反應(yīng)。Kondo等 ［26］ 的研究發(fā)現(xiàn)，在灌注液中添加β-2受體阻斷劑也可以顯著降低氣道壓力，有效地改善肺功能，修復(fù)供肺。

除了對(duì)于現(xiàn)用灌注液的改進(jìn)，根據(jù)Ordies 等［27］的研究發(fā)現(xiàn)，通氣方式的改進(jìn)可進(jìn)一步改善EVLP過(guò)程中供肺功能，相較于標(biāo)準(zhǔn)的VCV （volumecontrolled ventilation）通氣模式，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)組通氣時(shí)使用了FCV（flow-controlled ventilation）模式（一種控制吸入和呼出氣流的模式），發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組肺氧合指數(shù)及肺的順應(yīng)性明顯改善，且CT 下實(shí)驗(yàn)組肺密度也顯著降低。Noda 等［28］的研究表明，調(diào)整通入氧濃度，在通氣時(shí)采用40%的氧濃度能使肺組織的炎癥反應(yīng)以及損傷降低。Luc 等［29］嘗試在EVLP 系統(tǒng)中加入白細(xì)胞濾器，但并未發(fā)現(xiàn)其對(duì)改善肺功能有明顯作用。

6 EVLP 未來(lái)前景

目前EVLP 技術(shù)已經(jīng)在臨床初步得到運(yùn)用，根據(jù)世界各地移植中心的臨床經(jīng)驗(yàn)，EVLP 的評(píng)估作用與修復(fù)作用，擴(kuò)大了可用肺的納入范圍，提供了長(zhǎng)途轉(zhuǎn)運(yùn)供肺的可能，也更大程度保障了手術(shù)的成功以及術(shù)后的存活。同時(shí)，EVLP 技術(shù)也可以作為全新的科研平臺(tái)，在肺部腫瘤學(xué)研究，胸外科手術(shù)和肺部生物工程等領(lǐng)域發(fā)揮其獨(dú)特的作用［30-32］。