同種異體全肝或部分肝可以用作肝功能支持的可行性論證

（西安交通大學第一附屬醫院 肝膽外科，陜西 西安 710061）

“廢棄”肝臟是指肝臟外科手術中被廢棄的全部或部分肝臟組織，其來源于肝臟外科手術中切除的含有病變組織的部分肝臟或者某些不符合肝臟移植標準的供肝（如老年供肝、重度脂肪肝等）。在這些“廢棄”肝臟中，有部分肝臟仍具備再利用的潛質，如因良性肝臟疾病切除的部分肝臟組織（肝血管瘤、肝內膽管結石等）和不符合肝臟移植標準的供肝。這些肝臟具備完整的肝臟附屬管道系統以及具有生物活性的肝臟細胞，若能恢復其血流灌注則能再次發揮肝臟生理活性，有望成為肝功能衰竭患者輔助治療的一種重要手段。

1 同種異體全肝或部分肝可以用作肝功能支持的必要性

肝功能衰竭（liver failure，LF）嚴重危害國民的身體健康，導致肝臟合成、解毒、排泄以及生物轉化等功能發生嚴重障礙或失代償，主要表現為凝血功能障礙、黃疸、肝性腦病、肝腎綜合征、腹水等[1]。目前肝衰竭的內科治療尚缺乏特效藥物和手段，肝臟移植被認為是終末期肝病的唯一有效治療手段。但由于供體短缺，導致部分患者在等待移植期間病情惡化而失去移植機會，甚至出現死亡[2-3]。除此之外，人工肝支持系統被認為是一種有效的肝臟替代治療方法，其通過體外的機械、理化和生物裝置，清除各種有害物質，補充必需物質，改善內環境，為肝細胞再生及肝功能恢復創造條件，或作為肝移植前的橋接[4]。

目前常用的體外人工肝支持系統主要為以下兩種類型：非生物型（nonbiological systems）以及生物型（bioartificial systems）[5-6]。非生物型人工肝可以實現有毒物質的清除，但不能完全代替肝臟的合成、分泌、代謝、解毒等功能，并且不能有效提高肝功衰竭的治療效率[7-12]。生物型人工肝是在其內部加載一定量的肝臟細胞，使得其可實現一定程度的肝臟合成、解毒、分泌等復雜功能，但由于其本身復雜性，目前大多處于試驗階段而尚未正式投入臨床應用[13-15]。大量研究表明人工肝支持系統可清除體內有害物質并改善部分臨床癥狀[6，16]，但由于其不能完全替代肝臟功能，因此，與內科保守治療相比較，人工肝支持系統盡管為肝功能衰竭的患者帶來了一定的生存獲益，但仍然存在諸多局限，限制了其在臨床的大范圍推廣應用。出現這種情況的主要原因是人工肝支持系統不能完全代替肝臟的全部功能，尤其是肝臟的生物合成及代謝功能，雖然生物型人工肝在其內部加載了具有生物活性的肝臟細胞，但是肝細胞的作用效能低下是其局限所在。因此，如何提高人工肝支持系統的效能一直是醫學界的難題。

2 同種異體全肝或部分肝可以用作肝功能支持的可行性

廢棄的全肝和部分肝臟細胞仍然具備一定的活性，具有再利用價值，通過體外持續灌注來維持這些細胞的活性是實現廢肝再利用的核心。已有研究團隊開展了將肝臟外科手術切除術的肝臟組織再利用的探索。2015年，來自復旦大學附屬中山醫院的研究團隊在世界上開展了首例“利用切除肝臟移植”手術，其中供肝來源于一例需要接受肝臟部分切除手術的肝血管瘤患者，切除肝臟組織占肝臟總量的25%～30%，該手術團隊成功將這部分本來要“廢棄”的肝臟成功移植給了一名先天性肝內膽汁淤積癥患兒。此外，還有研究團隊開展了將肝臟移植術后發生腦死亡受體的肝臟再次作為供肝移植給其他終末期肝病患者的探索[17-20]。肝臟移植術后受體發生腦死亡是比較罕見的并發癥，部分受體出現腦死亡后肝臟仍具有良好的生物活性，具備再次作為供肝的潛質。還有研究團隊嘗試了將輔助性肝臟移植中供肝多次利用的探索，首先將部分肝臟組織作為供肝為急性肝功能衰竭患者開展輔助性肝臟移植，待受體本身肝臟功能恢復后將原來的供肝切除并再次作為供肝移植給其他終末期肝病患者[21]。上述研究表明，在某些肝臟外科手術中即將被廢棄的部分肝臟組織和全肝具備一定的生物活性，在保證充足的血液灌注的情況下可以發揮一定的肝臟解毒、代謝、合成及排泄功能。

3 同種異體全肝或部分肝可以用作肝功能支持的設想

在實際臨床實踐中，大部分“廢棄”肝臟并不能作為供肝再次移植給終末期肝病患者，其主要原因包括：其一，“廢棄”肝臟標本攜帶病變組織。對于某些因良性肝臟疾病的切除的部分肝臟組織，其肝臟組織內攜帶病變組織，若將病變組織摘除可能破壞肝內管道系統或者是導致剩余肝臟體積過小不能滿足肝移植需求。其二，“廢棄”肝臟本身體積較小。由于本身肝臟病變較小，因而手術切除的肝臟組織較少，不能滿足肝臟移植需求。其三，“廢棄”肝臟本身為不符合肝臟移植標準的臨床供肝。某些供肝由于供體年齡過大或者合并有嚴重的肝臟脂肪變性，這些供肝均極有可能導致移植術后肝臟無功能等一系列致命性并發癥，因此被廢棄。

將這些廢棄肝臟與人工肝支持系統聯合將有望成為一種有效的肝功能衰竭治療手段。該方法的主要設想是將“廢棄”肝臟與人工肝支持系統并聯，有望實現兩者的功能互補，提高救治效能。當富集大量代謝產物的肝功能衰竭患者血液自患者體內可先經人工肝系統過濾、清除體內中小分子代謝毒素以及蛋白免疫復合物等大分子物質，再經灌注管路通過入肝血管系統進入“廢棄”肝臟，通過肝臟內部作用后再次清除有害物質，并產生機體所需要的各種酶、白蛋白和細胞因子等，并最終輸回到患者體內（圖1）。人工肝支持系統可以快速清除患者體內有毒有害代謝產物，糾正患者水電解質紊亂，維持內環境穩定，而“廢棄”肝臟可以利用其內部具備生物活性的肝臟細胞進一步擴大人工肝的血液凈化效果，同時具備活性的肝臟細胞具備合成及分泌功能，可促進患者凝血功能、肝臟功能的恢復，這就使得體外肝功能支持系統的效能大幅度提升，提高對肝功能衰竭患者的救治率。

圖1 “廢棄”肝臟聯合人工肝支持系統治療肝功能衰竭模式圖

4 “廢棄”肝臟聯合人工肝支持系統用于肝功能衰竭患者治療的關鍵技術條件論證

4.1 “廢棄”肝臟體外長期保存方法

在這種新的治療方法中，肝臟在體外的有效保存時間是決定器官利用效率的關鍵因素，體外有效保存時間越長，就能為患者選擇、器官遠距離轉運等贏得充足時間，器官的利用效率也就越高。目前常用的肝臟體外保存方法仍然是靜態冷保存（static cold storage，SCS），但肝臟經靜態冷保存最長僅能保存12 h。

超冷器官保存技術在本質上是一種低溫保存（hypothermic preservation，HP）技術，依據范霍夫法則（van’t Hoff’s rule），即溫度每下降10 ℃，組織細胞內酶的活性下降1.5～2.0倍[22]。目前臨床上常用的低溫保存技術所采用的保存溫度為4 ℃，此時，組織細胞內酶的活性只有正常水平的十分之一，而假如能將器官溫度下降至-4 ℃，酶的活性則只有正常水平的十七分之一。近年來，來自美國麻省總醫院醫學工程中心的研究團隊介紹了一種將機械灌注和超冷保存技術結合的器官保存方法并將該技術成功應用于大鼠及人肝臟保存[23]。在前期研究中，該研究團隊首先通過體外實驗發現-4 ℃為肝細胞超冷保存的最適溫度[24]。接下來，該團隊利用機械灌注和超冷保存結合的保存技術將大鼠肝臟保存96 h后成功移植[25]，其采用的超冷保存方案為通過改變細胞內外液體環境來降低冰點，從而實現器官超冷保存。同時，該團隊還成功將臨床“廢棄”供肝在體外保存96 h，器官經此方法長時間保存后仍具備良好的肝臟功能[26]。

此外常溫機械灌注也可作為“廢肝”體外保存的方案之一，且更貼近“廢棄”肝臟與人工肝聯合救治肝衰竭患者的應用場景。常溫機械灌注是在37 ℃狀態下對肝臟進行灌注保存，可模擬肝臟在人體內的生理環境，使之生理活動不受中斷，一項220例的肝移植隨機對照試驗證明，常溫機械保存較靜態冷保存可有效減少移植物損傷、降低器官丟失率、延長器官保存時間，可同步實現器官的保存盒修復，改善肝臟質量，是一種較為理想的器官保存方式[27]。但是常溫機械保存要求灌注設備具有極高的穩定性，若設備無法正常運作器官則面臨熱缺血風險，存在器官保存失敗的風險[28]。

4.2 “廢棄”肝臟體外灌注通路選擇

患者血液經人工肝系統后通過灌注管路進入“廢棄肝臟”。灌注管路應與“廢棄”肝臟門靜脈及肝動脈相連，最大限度地模擬肝臟在體內的生存環境。在正常情況下，肝臟接受來自肝動脈和門靜脈的雙重血供。其中門靜脈提供約70%的入肝血流，而肝動脈提供約30%的入肝血流。若僅從門靜脈對肝臟進行灌注，盡管可以為肝臟細胞代謝提供必要的營養物質，但是可能導致肝臟細胞以及膽管細胞氧供不足，影響肝細胞代謝以及導致缺血性膽道病變的發生。而單純從肝動脈灌注則可能導致肝臟灌注不良，進而導致肝臟活性喪失，甚至出現肝臟的局部壞死。因此，對“廢棄”肝臟采取“門靜脈+肝動脈雙重灌注”的方法進行灌注，能最大程度模擬肝臟在生理狀態下的血流灌注，維持更好的肝臟功能。由于肝臟灌注時可產生膽汁，在“廢棄”肝臟膽道外連接排泄通路，并可通過收集、監測排泄的膽汁，實時評估“廢棄”肝臟功能。由于體外“廢棄”肝臟工作時，存在加大患者耗氧量、能量消耗的可能，可在給予患者必要能量支持的同時，在灌注環路中增加氧合器或者患者在接受治療時同時吸氧，以充分對血液進行氧合，為肝臟組織細胞提供充足氧氣，以保證肝臟能發揮其最大效能。

5 總結

“廢棄”肝臟是肝臟外科手術中大量具有潛在利用價值的全肝和部分肝組織，這些肝臟組織具備良好的生物活性，但是由于諸多因素導致其不能作為供肝實現再次移植，將這些肝臟與人工肝支持系統聯合將有望成為一種新型的肝功能衰竭輔助治療手段。在這種治療方法中，肝臟組織的體外長期保存以及肝臟灌注通路的選擇是關鍵技術條件，肝臟組織的體外長期保存可以借助超冷器官保存技術來實現，而經“肝動脈+門靜脈雙重灌注”則是理想的肝臟體外灌注通路。當然，以上這種新型的治療手段及其中的關鍵技術條件仍需要相關實驗研究進一步論證。