機械灌注在器官移植中的應用研究進展

黃民衛，孫煦勇

(1.桂林醫學院，廣西 桂林；2.中國人民解放軍第九二三醫院，廣西 南寧)

1 機械灌注在器官移植中的應用

1.1 機械灌注與腎移植

SCS 因操作簡單以及價格低廉一直是保存移植器官的首選方法，但隨著對ECD 供體需求的增加，MP 展示出極大的優越性。1960 年MP 首次用于臨床腎移植腎臟保存，但相較SCS 當時MP 并未體現出優勢[1]。一直到本世紀初，隨著等待腎移植手術患者增加，開始更多使用邊緣供體腎臟，靜態冷儲存的腎臟移植術后發生移植物功能延遲(delayed graft function，DGF)恢復的概率很高[2]，而MP 很好的解決了這一問題。Groen H 等研究報道了MP 的成本效益，因為MP 保存的腎臟DGF 發生率低[3]。另一項對336 名心死亡捐贈者進行的隨機對照試驗顯示，MP 保存的腎臟與SCS 保存的對側腎臟相比，1 年移植物存活率更高[4]。加拿大單中心使用配對的腎臟分析比較MP 與SCS 的表現，研究表明，MP 組除了術后多普勒抵抗指數改善以外，GFR 也得到了顯著的改善，并且這種效果在DCD 供體中更為明顯(62.9 vs 41.75，P=0.004)[5]。遺憾的是，與SCS 對比，MP 似乎并不能提高遠期移植物的存活率。一項使用配對腎臟分析的研究顯示，總共2290 名器官捐贈者參與研究，證實了MP 可顯著改善DGF(OR=0.61，P＜0.001)，但對移植物存活率和患者住院時間沒有影響[6]。歐洲的一項隨機對照試驗也證明了類似觀點，參與研究的82 位DCD 供體中，MP 組DGF 發生率明顯改善(OR=0.43，P=0.025)，并且MP 組診斷DGF 后，腎功能恢復時間更快，但遠期移植物存活率，MP 組較SCS 組無明顯差異(95.1% vs 93.9%)[7]。除了隨機對照試驗以外，有研究者也使用了meta 分析，評估MP 是否能夠改善ECD 腎臟的預后。Bathini 等[8]研究結果表明，MP 保存的腎臟對移植受體DGF發生率總體表現出積極作用，但對于移植物遠期存活率沒有益處。

機械灌注參數為評估移植物功能提供了機會。包含155例DCD 供體的單中心研究采用計算灌注第3 小時灌注流量指數(perfusion flow index，PFI)的方法來預測結果，PFI 通過流速除以阻力計算，以PFI 為1.08 為界限，提示移植物存活率有顯著差異，此方法敏感性為71%，特異性為38%[9]。此外，流量和阻力參數可以預測DGF。Patel SK 等[10]回顧性分析190 例DCD 供體腎移植，利用機械灌注前兩小時獲得的參數判斷，兩小時腎臟內高阻力提示DGF，高初始阻力提示移植物1 年存活率。該方法盡管準確性有限，但兩小時的MP 參數可能有助于判斷器官功能。

1.2 機械灌注與肝移植

機械灌注在肝移植中的應用目前研究主要集中在常溫機械灌注(normothermic machine perfusion，NMP)，肝臟NMP 是一種將移植物保持在接近生理狀態的技術，相較SCS 有很多優點。首先，因有效縮短SCS 時間，可降低移植后早期的原發性移植物無功能(primary nonfunction，PNF)和早期移植物功能障礙(early allograft dysfunction，EAD)以及移植后晚期(缺血性膽管病)并發癥的發生率；其次，接近生理狀態的保存允許實時移植物功能評估；第三，減輕肝IRI 及其對移植受體的影響，如急性腎損傷；最后，NMP 可以顯著延長保存時間，為供體器官均等分配提供時間。

NMP 技術首先在動物實驗基礎上進行了廣泛的試驗，試驗結果[11-13]初步證明NMP 有助于豬肝的保存且合成和代謝功能可維持72 小時。另外Nassar 等[14,15]通過動物模型檢測膽汁生成、細胞損傷標記物以及移植物存活證據證明了NMP 的效果優于SCS，但并未闡明NMP 的作用機制。Xu等[16]在一個豬模型實驗中證明了肝臟在NMP 作用4h 后，組織中ATP 含量恢復到初始水平的80%。這為解釋NMP 的機制提供了一個思路，NMP 有助于維持內皮細胞的穩定和補充ATP。一項涉及人體肝臟的實驗表明，比較灌注前后NMP 保存的肝臟和SCS 保存的肝臟基因表達方面顯示出差異，NMP后上調的基因主要是那些與組織再生，組織修復以及控制炎癥反應有關的基因，相反SCS 中上調的基因主要是那些與炎癥，凋亡以及凝血酶激活有關的基因[17]。當然，為探索NMP的作用機制需要更多實驗來證明。

隨著動物實驗的成熟，肝臟NMP 成功應用于臨床。Ravikumar 等[18]第一次研究證明了在人體肝臟使用NMP 的安全性和可行性，并且在灌注過程中，其血液動力學、肝臟的合成和代謝功能均穩定，pH 維持在7.2-7.4 之間，膽汁于灌注1 小時后開始產生，并且在整個NMP 過程中保持上升趨勢，將NMP 組與SCS 組進行比較，兩組的30 天移植物存活率相似(100%NMP 與97.5%SCS，P=1.00)，但是通過NMP 保存的肝臟在移植后的前7 天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)峰值顯著低于SCS 組(417IU vs 902IU，P=0.03)。許多研究表明，移植后早期血清AST 峰值與患者存活率、移植物存活率、移植早期功能障礙和肝移植后原發性無功能之間存在一定關系[19,20]。歐洲器官保存協會最近完成了第一項比較NMP與SCS 在成人肝移植中療效的隨機對照試驗，總共移植了222 個肝臟(121 個NMP，101 個SCS)，研究結果顯示NMP 組的血清AST 峰值顯著降低(974IU/L SCS vs 485 IU/L NMP，P＜0.001)，經NMP 保存的肝臟EAD 明顯減少(29.9%SCS vs 12.6%NMP，P=0.002)，另一個重要的發現是，隨機給予NMP的器官中肝臟丟棄率顯著降低(32 個SCS vs 16 個NMP，P=0.01)[21]。盡管到目前為止，還沒有試驗顯示病人或移植物的存活率或膽道并發癥有改善，但值得注意的是，這些結果需要更多的試驗和更長期的隨訪來測試。可以肯定的是，NMP保存的肝臟對肝移植術后早期的結果有著積極的影響。

2 小結

缺血再灌注損傷是器官移植手術中不可避免的事件，缺血性損傷發生在原位冷灌注過程以及器官保存運輸階段，此時ATP 消耗和有毒代謝廢物積累；當缺血缺氧的器官進行再灌注時有毒細胞產物外排，并觸發深刻的炎性免疫反應，從而導致供體器官損傷。長保存時間器官，老年捐獻者器官，以及DCD 供體器官都更容易受到IRI 的影響。MP 不僅可以提供ATP 以及去除代謝廢物，而且與SCS 相比，具備移植前評估器官功能、改善移植后并發癥、增加器官利用率等優點。但是，諸如溫度、灌注液、電路特性之類的最佳機械灌注條件尚不清楚，這是今后研究的方向。