器官低温机械灌注液的研究进展

方振宇，付迎欣，郑虹（天津市第一中心医院移植外科，天津 300192）

随着器官移植技术的日益发展与成熟，众多终末期器官功能衰竭患者应接受移植手术而获得新生；与此同时，移植器官短缺的形势日趋严峻。解决器官短缺，一方面需要扩大器官来源，另一方面需要提高捐献器官的利用率。与传统冷保存相比，器官机械灌注具有很多优势，近几年，这种传统并又复兴的保存方式，使某些过去认为不可利用的器官得以利用，并取得了良好的临床效果［1］。关于灌注液的研究是机械灌注研究中的核心环节之一，本文拟简述器官低温机械灌注液的研究进展。

1 器官冷保存液与低温机械灌注液的发展简史

1969年，美国Collins发明了世界上最早在临床使用的冷保存液，Collins液［2］。该液成分简单、价格低廉，是一种高钾、高镁、低钠的细胞内液型冷保存液。1976年，欧洲移植协会改进了其配方，去掉了其中的镁离子，形成Euro-Collins液 （EC液）。但是，由于其采用葡萄糖维持渗透压，会导致组织明显的酸中毒而严重影响供体质量，目前已很少使用。

1987年，Belzer等在威斯康辛大学研发出一种新的保存液—UW液（University of Wisconsin）。UW液使用大分子物质乳糖盐、棉子糖和羟乙基淀粉代替Collins液中的葡萄糖，不但可以抑制细胞水肿，也避免了葡萄糖引起的酸中毒。UW液含有的磷酸盐缓冲对也可以有效缓冲组织酸化。UW液中含有的谷胱甘肽、别嘌呤醇可以对抗氧自由基对组织的损伤。

事实上，1967年Belzer和Starzl在器官保存和移植探索的初期阶段都是使用的连续灌注方法，只是由于技术复杂、设备昂贵等因素，以及冷保存液的兴起，使得这一技术在很长一段时间内淡出了人们的视线。随着技术进步、成本降低，与单纯冷保存相比，机械灌注的优越性再次得到了移植医生的青睐，有关研究也成为了近几年移植领域的热点之一。由于机械灌注时乳糖醛酸盐是无效的，因此，威斯康辛大学使用的灌注液与UW保存液相似，只是重新用葡萄糖盐换掉了乳糖醛酸盐。这就是目前低温机械灌注液的标杆，KPS-1液。

2 常见的低温机械灌注液

2.1 KPS-1 ：即 Belzer MPS，又称 UW-G［3］。它是目前公认的标准肾脏机械灌注液。与UW液相比，KPS-1增加了葡萄糖、甘露醇、核糖及HEPES缓冲液，减少了棉子糖、乳糖醛酸盐及硫酸盐，用腺嘌呤代替了UW液中的腺苷。与UW液的相似之处是，KPS-1也以5%羟乙基淀粉维持胶体渗透压，通过别嘌醇及谷胱甘肽对抗氧自由基，通过磷酸盐抑制组织酸中毒。作为低温机械灌注液的标杆，当需要评价一种新的灌注液时，通常都以KPS-1液为标准。

2009年，欧洲1项随机对照研究表明，使用KPS-1低温灌注保存的肾脏较之传统冷保存，移植肾延迟恢复（delayed graft function，DGF）发生率明显降低（20.8%比25.6%），DGF时长也有所缩短（10天比13天），移植物存活率得到显著提升（94% 比 90%）［4］。

2.2 HTK液和custodiol-N液：HTK液（histidinetryprophane-ketoglutarar solution） 即 custodiol液，是20世纪70年代由Brtschneider等研发的，最早是用于心脏移植的非高钾停搏液。其基本组成为组氨酸、色氨酸及酮戊二酸。组氨酸是比UW液中磷酸盐作用还要强大的缓冲对，色氨酸及酮戊二酸能促进心肌缺血/再灌注期间三磷酸腺苷（triphosadenine，ATP）的产生，保护心肌细胞的完整性，减轻细胞水肿。而且，与UW液相比，HTK液还具有不含黏滞度高的胶体，可以快速均匀灌注到器官的优点。因为低钾，HTK液可以减少钙超载造成的细胞损伤。HTK液中的其他成分如甘露醇可以有效减少细胞水肿的风险，谷胱甘肽则是氧自由基清除剂。

低温持续有氧灌注在改善组织与细胞代谢的同时却增加了氧自由基的损伤，为此，2008年，Rauen等［5］改进了HTK的配方，创造出一种新型灌注液即custodiol-N液。相比于HTK，custodiol-N液添加了甘氨酸和丙氨酸来抑制细胞缺氧损伤，并用新的铁螯合剂LK614抑制氧自由基所介导的损伤。2015年，Minor等［6］的研究发现，在有氧灌注情况下，与KPS-1相比，custodiol-N液能够更好地保护移植物。

2.3 Polysol液：该液由阿姆斯特丹大学基于4℃时器官仍存在代谢的理论研发而成，用于常温机械灌注及低温保存。Polysol含有丰富的氨基酸、维生素和抗氧化剂，目前仍需实验和临床证明其保存效果。Bessems等［7］的研究表明，与传统冷保存以及UW-G机械灌注的肝脏相比，Polysol液灌注的肝脏转氨酶水平更低，而胆汁排泌量、氨清除率更高。由于试验只是使用了无心跳供体，作者指出尚需在更普遍层面上进行对比研究。

2.4 IGL-1液：由法国里昂集团Georges Lopez研究所开发。其特点是用聚乙二醇（PEG）代替UW液中的羟乙基淀粉作为胶体物质，同时有仿Celsior液的细胞外液型成分。研究发现，聚乙二醇能黏附到细胞和组织表面，通过空间位阻的方式起到免疫伪装的作用，从而改变供体器官的免疫原性，能起到减轻移植后排斥反应的作用［8］。IGL-1液对肝和胰腺保存效果与UW液接近，肾脏保存效果优于UW液。

Badet等［9］在猪模型上进行的研究表明，IGL-1液对于肾脏的保存效果优于UW液，肾小球滤过率明显高于 K-UW。Tabka等［10］的研究则证实，IGL-1液通过一氧化氮依赖的机制而对肝脏的保存效果优于Celsior液。

2.5 Vasosol液：即VSL液。该液在Belzer MPS的基础上添加了一些改善缺血/再灌注损伤的特殊成分［11］。这些成分包括：α-酮戊二酸作为三羧酸循环的中间产物，在复氧过程中通过提供能量底物保护线粒体；L-精氨酸是血管舒张因子一氧化氮的前体；N-乙酰半胱氨酸为抗氧化剂，是氧自由基清除剂谷胱甘肽的前体；硝酸甘油是一种血管扩张剂，可作为一氧化氮供体，同时可以调节血管舒张；前列腺素E1也是一种血管扩张剂，可以舒张血管、保护肾脏、抑制中性粒细胞及血小板聚集，同时也是一种膜稳定剂。

Guarrera等［12］首先使用了Vasosol液进行低温机械灌注保存肝脏的临床试验，结果显示，早期移植物功能不良的发生率、血清损伤标记物水平均低于冷保存组，患者的住院时间也明显缩短。

2.6 Celsior液：Celsior液由Menasche等在1994年研发，最初用于心脏保存。Celsior液以乳糖醛酸作为渗透压成分，但使用组氨酸缓冲系统，可以说结合了UW液和HTK液的优点。Celsior液其他重要成分还包括甘露醇、谷胱甘肽和谷氨酸。Celsior液是目前唯一一种高钠低钾的细胞外液型保存液，其低钾限制电压依赖性钙通道的开放，从而限制钙离子进入细胞内；高钠限制钙内流，避免平滑肌细胞膜的去极化。该液采用铝箔包装，谷胱甘肽不易氧化。Celsior液不含胶体成分，黏滞度低，具有快速均匀灌注的优点。

Catena等［13］的研究显示，用Celsior液对移植肾进行脉冲灌注效果良好，移植物存活率为90%，患者的存活率为100%，DGF的发生率为10%。

2.7 HCA液和HCA-Ⅱ液：即高渗枸橼酸盐嘌呤液，俗称“肾保”，是第二军医大学长征医院研发的一种肾脏灌洗和低温保存液。HCA-Ⅱ主要改进为：① 离子浓度调整为细胞内液型（高钾低钠），细胞内外离子浓度相似，使细胞内外离子交换减少，能量消耗减少，有利于再灌注时迅速恢复跨膜阳离子梯度。② 以10：1的组氨酸/组氨酸盐酸替代甘露醇，能明显抑制组织酸化，也可避免甘露醇对肾脏的损伤。③ 加入右旋糖酐40（DEX-40），黏稠度低于羟乙基淀粉，在提高血浆胶体渗透压的同时可以扩张血管，有助于进行再灌注。④ 加入具有清除氧自由基作用的川芎嗪，同时具有抗血小板聚集及扩张小动脉改善微循环的作用。川芎嗪还具有钙拮抗效应，能抑制离体细胞对钙离子的摄入，避免了细胞内钙超载引起的细胞损伤［14］。

为了更有效地利用每一个供体器官，需要我们深入研究离体器官的代谢与组织损伤特点，在现有机械灌注液的基础上，趋利避害，尽可能完整、长时间地保护器官的活性，使尽可能多的终末期器官衰竭患者从器官移植中受益。