機械灌注在邊緣供腎中的研究進展

張驌 付生軍 楊立

腎移植是現階段治療終末期腎病的有效手段，然而全球范圍內的供器官短缺未見緩解。因此，如何在供器官有限的情況下獲得更高移植成功率顯得尤為重要。成功的移植依賴于合適的供者選擇、有效的器官保存技術、精湛的外科手術以及合理的術后管理。同時，為擴大供腎來源，具有較多并發癥的心臟死亡器官捐獻(donation after cardiac death，DCD)和擴大標準器官捐獻(expanded criteria donor，ECD)供腎被用于腎移植，單純靜態低溫保存(static cold storage，SCS)已無法滿足臨床需要，因此促進了機械灌注(machine perfusion，MP)的應用研究。MP的關注點也從最初如何長期、有效保存供腎轉變為近年來涉及對供腎質量評估、術后并發癥預測甚至灌注治療等方面。本文對近年來MP 在邊緣供腎移植中的應用研究作一綜述。

1 更有效的保存技術

傳統SCS 相對簡便、經濟，臨床應用占較大優勢;MP 從最初研究到現今應用于臨床已有40 余年。國內外各移植中心對灌注儀器及應用對象的選擇不盡相同，開展的臨床隨機對照試驗較少。因此，MP對邊緣供腎的保存效果是否優于SCS 尚存有爭議。

1.1 ECD 供腎

Moers 等［1-3］進行的國際多中心隨機對照系列研究發現，MP 可明顯降低ECD 供腎術后移植腎功能延遲恢復(delayed graft function，DGF)發生率，并提高移植腎與受者1 年、3 年生存率;在亞組分析中發現，術后發生DGF 的受者中，MP 組移植腎3 年生存率明顯高于SCS 組。最近，Forde 等［4］對按照年齡配對的93 例接受ECD 供腎移植受者進行回顧性研究，發現MP 組術后1 個月及3 個月血清肌酐明顯低于SCS 組，MP 組和SCS 組術后DGF 發生率分別為17. 2% 和25. 8%，DGF 持續時間分別為1 ～18 d、3 ～25 d。關于ECD 供腎的一項Meta 分析顯示，MP 可以降低腎移植術后DGF 發生率，并提高移植腎1 年生存率，而對于術后原發性無功能(primary nonfunction，PNF)發生率及受者1 年生存率無改善［5］。

1.2 DCD 供腎

Moers 早期的一系列研究顯示，MP 能降低DCD腎移植術后DGF 發生率，而SCS 組與MP 組移植腎和受者1 年、3 年生存率均無差異［1，6］。Meta 分析顯示，MP 只能降低DCD 腎移植術后DGF 發生率，而對于遠期人/腎存活率無改善［7-8］。近期，Dion等［9］對15 對DCD 供腎分別進行SCS 與MP 分組保存，定期行多普勒超聲檢測腎移植術后血管阻力及估算腎小球濾過率(estimated glomerular filtration rate，eGFR)，經過2 年隨訪，發現MP 可以改善移植腎血管阻力和腎功能。潘曉鳴等［10］分析94 例DCD腎移植(SCS 組29 例，MP 組65 例)，發現應用MP保存的DCD 供腎術后DGF 發生率(21.5%)明顯低于應用SCS 保存的供腎(41.4%，P ＜0.05)。Yao等［11］的研究也得到類似結果。亦有報道顯示，將45 對DCD 供腎分為MP 組與SCS 組保存后，腎移植術后兩組DGF 發生率以及術后3 個月、12 個月移植腎功能無差異［12］。

1.3 標準供腎

有學者通過器官登記系統，收集應用MP 保存的供腎移植后并發癥數據，發現MP 能降低標準供腎移植術后DGF 發病率;考慮到MP 增加了器官保存費用，且標準供腎移植術后并發癥相對邊緣供腎少，故此方面并無太多的臨床試驗［13-14］。

總之，相比于SCS，MP 對于邊緣供腎移植術后短期腎功能恢復有明顯改善，尤其是在降低術后DGF 發生率方面，而對術后遠期腎功能、移植腎及受者存活率方面是否有益尚無定論。對于標準供腎是否需要應用MP 保存尚缺少關注，故需要開展更大樣本的隨機對照研究來驗證MP 對不同保存對象的保存效果，且在灌注參數、灌注儀器以及冷缺血時間的把握上有待深入研究。近年來，我國多個移植中心也相繼開展了多項MP 應用于DCD 供器官的臨床研究，為MP 在腎移植保存技術方面的應用提供了諸多參考。

2 評估作用

SCS 只是單純的器官保存方法，而對于MP 的不斷研究，使其不僅能夠提供有效的器官保存功能，而且通過各種灌注參數、溶液代謝產物的變化還有助于評估供腎的可用性及預后。雖然供腎短缺，但由于術前評估不合格的供腎丟棄率依然在增加［15-16］。例如，2011 年美國2 644 例尸體供腎被視為不宜移植(約占尸體供腎的18%)，而其中一部分也許是可用的［17］;英國一項研究搜集各個移植中心丟棄的供腎進行重新評估，發現其中近20%供腎是可用于移植的［18］。目前，移植腎病理活檢仍是最有效的評估手段，但是切片固定所需時間可能增加冷缺血損傷。單中心研究發現，對于ECD 供腎，未行病理活檢可減少約9 h 的冷缺血時間，術后DGF 發生率從45%降到15%［19］。因此，還需要更安全有效的評估方法來幫助臨床決策。

術前病理檢查異常，如腎小球硬化比例大于10%，將引起灌注參數流量降低和腎血管阻力升高，提示灌注參數與腎損害有相關性［20］。尸體供腎隨著灌注時間推移，灌注參數會隨之改善，流量參數多在2 h 后達到穩定值;隨著灌注時間推移，血管阻力也會降低，從而降低供腎丟棄率，同時發現灌注初期和灌注2 h 后腎血管阻力分別與移植物1 年生存率、術后DGF 發生率相關，但作者并未研究灌注參數的改善是否伴隨病理檢查結果的改善［21］。另一項回顧性研究發現，對于DCD 供腎，初始腎血管阻力與DGF、PNF 明顯相關(OR=2.3、2.0)，但是預測能力較低(c-statistic =0.61)［22］。一項隨機對照研究顯示，MP 末期供腎血管阻力是術后發生DGF 的獨立危險因素(OR =21.12)，但預測能力同樣較低(c-statistic=0.58);作者同時發現腎血管阻力也是術后1 年移植腎失敗的獨立危險因素(HR =12.33)［23］。諸多研究顯示，腎血管阻力增加是術后DGF 發生率升高以及移植物1 年生存率降低的獨立相關因素，但考慮到預測能力較低，并不推薦單獨依據血管阻力來評估供腎是否可用［23-24］。

低溫MP 時供腎代謝率雖然降低，但仍會向灌注液中釋放各種代謝產物，其中某些代謝指標的變化與腎損害有相關性。一項前瞻性研究對灌注液中既往報道過的乳酸脫氫酶、天冬氨酸轉氨酶、谷胱甘肽-S-轉移酶(GST)、丙氨酸氨基肽酶、N-乙酰基β-D-葡萄糖苷酶(NAG)以及心臟型脂肪酸結合蛋白(H-FABP)6 項指標進行分析，發現只有GST、NAG、H-FABP 在MP 結束時升高可提示術后較高的DGF發生率，但與術后PNF 發生率及移植物存活率無關，故不能因某些代謝指標異常來決定供腎是否可用［25］。早期有研究者嘗試用雙向凝膠電泳和質譜法對18 份灌注液進行蛋白質組學研究，試圖發現DCD 與DBD 之間由于熱缺血差異引起的代謝變化［26］。最近，有研究者結合MRI 波譜，發現術后DGF 組灌注液中葡萄糖含量明顯低于腎功能即刻恢復組，為灌注液中代謝物研究提供了新的思路［27］。

綜上所述，大多數研究者著力于通過灌注參數即供器官物理參數的變化來評估供腎可用性及預后，但大部分只能預測受者短期預后，如早期DGF發生率低以及短期較好的腎功能，而對于遠期人/腎存活率的預測能力較低。灌注液代謝產物變化與短期預后有相關性，且可能為MP 對供腎保護機制的進一步研究提供線索。現有的數據使多數研究者不推薦單純依靠灌注參數來評估供腎可用性，建議聯合各項指標及供者臨床情況進行綜合評估。灌注參數較差的供腎提示術后較高的并發癥發生率，可為臨床醫師對受者術后處理提供參考。

3 機制研究

SCS 與MP 最大的區別有3 點:(1)MP 可帶走細胞有毒代謝產物;(2)MP 不斷為組織提供營養物質;(3)MP 中灌注液持續灌注所帶來的流體效應。相比SCS，MP 可改善再灌注后腎小管功能以及減輕腎小管上皮細胞炎癥反應［28］。La Manna 等［29］采用豬自體腎移植模型研究，發現應用MP 保存的供腎移植后，細胞內ATP 水平恢復更快，介導細胞凋亡的穿孔素蛋白表達比SCS 組少。有研究者對豬DCD 腎移植模型進行研究，發現熱缺血和冷缺血分別通過激活caspase-1 和caspase-3 來誘導細胞凋亡，而MP 可能是通過促進Bcl-xL 和低氧誘導因子-1α 蛋白表達來減少凋亡［30］。SCS 因缺乏流體作用而導致轉錄因子2 及內皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitricoxide synthetase，eNOS)表達減少，從而導致血管內皮細胞功能紊亂［31］。近期有研究發現，MP 提供的流體剪切力通過增加磷酸化eNOS來保護一氧化氮(NO)信號通路，NO 是公認的血管舒張因子，從而改善移植腎皮質微循環和降低腎動脈阻力，其中可能有腺苷酸活化蛋白激酶參與［32］。Zhong 等［33］通過建立兔腎移植模型，發現與SCS 相比，MP 保存可以減小腎小管上皮細胞直徑，并減輕間質細胞及腎小管上皮細胞線粒體水腫和損傷，MP保存組術后DGF 發生率的降低可能與減輕血管痙攣、上述兩種細胞線粒體水腫和損傷有關。

目前，臨床應用的MP 儀器只能灌注大型動物腎臟，如豬與狗動物模型，花費較高，樣本量也較小，一定程度上限制了實驗研究的進展;而小動物MP模型雖曾有報道，但后續研究較少，有待進一步深入研究［34-35］。MP 保存對于供腎的保護作用是多方面的，包括灌注液流體效應對血管壁的物理作用以及分子信號通路等，仍需進一步研究［32］。

4 新角度

4.1 常溫MP

以上所述的諸多關于MP 的研究都采用低溫(0 ～4 ℃)MP，低溫保存雖降低了器官代謝率，延長了器官保存時間，但是低溫環境會引起供腎損傷［36］。冷缺血時間延長可降低DCD 供器官移植后移植物存活率，且增加ECD 供器官移植后DGF 發生率，證明邊緣供腎對低溫損傷更加敏感［37-38］。故很多研究嘗試對常溫灌注及亞低溫灌注進行探索。有研究通過對比單純采用低溫MP 保存22 h 與低溫MP 保存20 h 后加2 h 自體血常溫MP 保存的豬腎移植模型，發現后者腎功能恢復更好［39］。Nicholson等［40］在2013 年首次報道了常溫MP 保存ECD 供器官的臨床試驗，經過與傳統低溫MP 保存對比，發現體外常溫灌注技術是安全可行的，有希望作為腎臟保護的一種新技術。Hoyer 等［41］構建DCD 腎移植模型，發現20 ℃亞低溫灌注保存的供腎移植術后腎功能明顯優于SCS 與低溫MP 保存的供腎。但是，相對較高溫度MP 保存必然會面臨組織代謝較高的問題，常規低溫保存液無法使用，故大部分研究多采用自制的常溫灌注液，尚無統一的灌注液標準，后期也未發現更多類似臨床試驗及遠期效果報道。

4.2 治 療

在灌注液中加入藥物進行干預，既保證了局部藥物濃度的可靠性，又避免了全身用藥的不良反應。Sedigh 等［42］通過向灌注液中加入大分子肝素共軛物(CHC;Corline Systems AB)，修復缺血及再灌注損傷的血管內皮細胞，得到較好的效果。Snoeijs等［43］等利用豬腎移植模型，向灌注液中加入丙泊酚，發現其是一種很有應用前景的腎臟保護劑，其保護作用可能是通過減輕移植腎保存過程中低溫和缺血帶來的急性腎損傷。上述研究表明，通過向灌注液中加入藥物來預防或修復損傷是可行的。但是現階段MP 的保護機制尚不清，無法針對性用藥，且持續灌注所帶來的流體效應以及低溫所致的細胞低代謝狀態是否對藥代動力學有影響也不得而知。

5 結 語

近年來，我國已有多個移植中心相繼報道了MP 在腎移植中的應用［10-11］。從2015 年1 月1 日起，我國全面停止使用司法途徑器官作為移植供器官來源，一定程度上會增加邊緣供腎的應用，移植腎MP 保存應用必定會更廣泛。供腎短缺促進了MP在邊緣供腎上的應用研究，使其可用于腎臟保存、供腎質量評估、術后并發癥預測及灌注治療等方面。雖然目前保護機制還不完全清楚，且評估預測方面尚不成熟，但是隨著腎移植研究的不斷進展，MP 在腎移植保存方面的應用也會日趨完善和成熟。

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