体外膜肺氧合在心脏死亡供体肝移植中的应用进展

缪朦秋 马雪萍 毛菲 左祥荣

[摘要] 供肝严重短缺是全世界肝脏移植发展面临的难题。心脏死亡器官捐献（DCD）是目前拓展供肝来源的重要途径。DCD相对较长的热缺血时间（WIT）是导致其术后原发性移植物无功能以及缺血性胆道疾病等并发症发生率较高的根本原因。因此，如何避免或减轻DCD供肝热缺血损伤进而保护移植受体的安全是当前DCD研究的一个热点。体外膜肺氧合（ECMO）为DCD提供临时呼吸循环支持，保障供体器官灌注，可以明显减少DCD供肝WIT，减轻热缺血对供肝的损伤，而且还可为评估潜在DCD赢得时间，便于医院间安全转运，提高了潜在DCD捐献成功率和移植成功率。尽管ECMO在DCD供肝肝移植的应用中还存在一些诸如伦理学、技术学等方面的争议，相信随着社会和技术的不断发展，ECMO必将成为促进DCD供肝肝移植走向成熟的一个重要措施。

[关键词] 肝脏移植；心脏死亡器官捐献；体外膜肺氧合；缺血再灌注损伤

[中图分类号] R617 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）04（c）-0028-04

Research progress of extracorporeal membrane oxygenation in liver transplantation using donation after cardiac death

MIAO Mengqiu1 MA Xueping1 MAO Fei1 ZUO Xiangrong2

1.Fouth School of Clinical Medicine， Nanjing Medical University， Jiangsu Province， Nanjing 210029， China； 2.Department of Critical Care Medicine， the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University， Jiangsu Province， Nanjing 210029， China

[Abstract] There is an ongoing shortfall of liver organ donor in the development of liver transplantation in the worldwide. Donation after cardiac death （DCD） is an important way to increase the number of liver donors at the present stage. The use of DCD livers was associated with a significantly higher risk of primary nonfunction and ischemic biliary complications because of prolonged warm ischemia time （WIT）. It is a paramount research dilemma to devise how to avert or lessen the warm ischemia injury of DCD livers. Extracorporeal membrane oxygenation （ECMO） can minimize the WIT and injuries induced by warm ischemia through providing respiratory and circulatory support and increasing the perfusion of the organ. Moreover， ECMO facilitates safe transfer of potential DCD donors between hospitals and assessment of the potential DCD graft function， thus enhance the potential DCD donation success ratio and success rate of transplantation. Although， there are some ongoing controversies such as the ethical and technical issues about the use of ECMO in liver transplantation using DCD. It is believed that the application of ECMO will be an important measure to promote the development of liver transplantation using DCD with the continuous development of society and technology.

[Key words] Liver transplantation； Donation after cardiac death； Extracorporeal membrane oxygenation； Ischemia rep？鄄erfusion injury

在腦死亡器官捐献（donation after brain death，DBD）远远不能满足器官移植的需求时，心脏死亡器官捐献（donation after circulatory death，DCD）就显得越来越重要，近年来世界各地DCD的数量大幅度的增长[1]。以前，DCD供体基本都来自于重症监护病房，但近几年，很多DCD来自于急诊室或者院前救护的患者。DCD供体器官不可避免的伴有更严重的缺血性损伤，因此许多策略被研究用于减少缺血性损伤如静态冷保存、机械灌注、常温局部灌注等[2]。体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenatio，ECMO）能在DCD供体心脏死亡后即刻提供稳定的自体血流灌注及氧供，减轻供体器官损伤，因而在DCD器官捐献中的应用逐渐增多，本文对ECMO在DCD供体肝移植的应用进展作一综述。

1 DCD的分类

DCD定义为公民在心脏死亡后进行的器官捐献，以往也称无心跳器官捐献（non-beating heart donor，NHBD）[3]。目前国际上DCD分类标准通常采用1995年荷兰马斯特里赫特标准（Maastricht，M）[3]，分为5类，其中第M-Ⅰ、M-Ⅱ、M-Ⅴ类被认为是不可控制型DCD（uncontrolled DCD，uDCD），又称为无准备型DCD。而第Ⅲ、Ⅳ类被认为是可控制型DCD（controlled DCD，cDCD），又称有准备型DCD。

器官从正常体温下心脏停跳供血停止到冷灌注（冷保存）开始的这段时间被称之为热缺血时间（warm ischemia time，WIT）。WIT延长是DCD肝移植术后胆道缺血性损伤，移植物功能障碍和原发性移植物无功能等主要并发症的根本原因[4]。因此，如何避免或减轻DCD供肝热缺血损伤进而保护移植受体的安全是当前DCD研究的一个热点。

2 ECMO应用于DCD供肝保护的原理

ECMO是目前国际上最先进和最为有效的一种持续体外生命支持手段，它通过将患者体内的静脉血引出体外，通过特殊材质的人工心肺旁路氧合再后注入患者的动脉（静脉-动脉ECMO）或静脉系统（静脉-静脉ECMO），起到部分心肺替代作用，从而维持人体器官组织氧合和血供。最早ECMO用于难治性心肺功能衰竭患者心肺功能替代治疗，包括肝移植围术期ARDS、门脉性肺高压、休克等导致的心肺功能衰竭[5]、心肺移植围术期心肺功能的过渡支持等。

DCD供体器官保护的目标是纠正组织细胞缺氧和偿还氧债，而ECMO可以在多个环节发挥对DCD供体器官保护作用[6]：①供肝冷灌注、切取之前，通过ECMO提供自体血再循环，提供氧气和营养，使已经受到热缺血损伤的器官得以恢复，减少热缺血对DCD供肝的损伤，也可以减少冷缺血对器官的进一步损伤。②ECMO保证在移植前有充分时间去评估供肝的功能状态；③利用ECMO对供体进行全身降温，有效减轻肝脏热缺血损伤，保护供体器官。进一步研究[7]发现，ECMO的保护机制可能与其维持供肝组织中腺苷和黄嘌呤高表达，起到了缺血预适应的保护作用有关。ECMO还可以减轻缺血缺氧导致的炎症反应和内皮细胞损伤。

3 ECMO在DCD供体肝移植中的应用历史与进展

将ECMO应用于移植器官保护最早是在1963年由Marchioro提出[6]。当时，这一想法结合了两种改善器官保存的方法即：低温和用不同的液体进行器官灌注。1989年低温ECMO技术首次被临床应用在DCD供体保存肾脏[6]。1997年，美国马里兰大学Johnson等[8]首次报道1例供肝来自低温（4℃）ECMO支持的DBD供体，移植术后供肝功能立即恢复，3周后康复出院。之后ECMO在DCD供肝肝移植中的应用逐渐增多。

近年来ECMO技术在世界范围内日趋成熟，ECMO在DCD肝移植中的技术问题主要集中在灌注温度。而其他诸如ECMO置管和启动时机、肝素化时间等受世界各国法律、伦理的影响很大，已有文献讨论[9]，本文不作深入探讨。

1997年之前，ECMO总是在低温下和全身性降温条件下进行。低温灌注主要降低细胞新陈代谢，但低温不可避免导致供体器官的损伤，移植肝功能恢复延迟甚至失去功能[10]。常温灌注的理念于1997年由Arias Diaz、Gonzales和Tabet等人提出，他们均通过猪肝移植动物实验，发现利用供体血液进行常温再灌注来恢复细胞能量状态的益处[6]。2001年Sch？觟n等[11]发现常温体外灌注可完全保存DCD供肝的功能，逆转DCD供肝60 min的热缺血损伤，甚至可能超过4 h。Tolboom等[12]通过动物实验也发现对于热缺血时间较长（1 h）、一般认为不能用于移植的DCD供肝采用常温ECMO仍可获得满意的复苏和非常好的移植效果，显示了常温下ECMO灌注比静态冷灌注有着更大优势，而且临床前研究[13]也表明常温ECMO是一个方便可行、效率高的DCD供肝保存技术。不仅如此，回顾性研究[14]还发现常温ECMO支持下的DCD捐赠程序可以使供体池增加33%。ECMO逐渐被公认为一种重要的扩大潜在DCD捐献池的技术[6]。

此外，还有研究探索了室温和亚常温ECMO灌注在DCD肝移植中的应用。Rojas-Pena等[15]发现室温（25℃左右）与常温ECMO灌注效果相当，并且省去热交换器，使得ECMO更加简便。2016年Hagiwara等[16]在猪心脏骤停60 min后采用原位ECMO亚常温（22℃）灌注60 min，再联合机械灌注4 h复温，结果发现原位ECMO亚常温灌注联合机械灌注复温对DCD供肝的复苏和功能恢复非常重要。

由于存在热缺血损伤，DCD肝移植总体疗效要次于DBD肝移植。一项荟萃分析[17]表明，与DBD相比，DCD 肝移植移植物1年和3年的存活率明显降低，而受体虽然1年存活率差异不大，但3年存活率明显降低。此外，DCD肝移植缺血性胆道病等胆道并发症的发生率更高。2002年西班牙巴塞罗那大学的Fondevila等[18]成功将常温ECMO应用于uDCD（M-Ⅱ型）供肝肝移植。从2002～2006年， 40例潜在DCD供肝有10例完成了肝移植，与同期20例DBD相比，移植肝存活率和受体1年生存率的差异无统计学意义。2006年1月～2008年3月，Jiménez-Galanes等[19]进行了一项旨在评价常温ECMO支持uDCD肝移植效果的前瞻性对照研究，结果20例常温ECMO支持下uDCD肝移植，移植肝和受体1年生存率分别为80.0%和85.5%，40例DBD肝移植移植肝和受体1年生存率分别为87.5%、87.5%，两组比较差异无统计学意义。2009年Pelletier等[20]报道了常温ECMO在cDCD肝移植中的應用，他们成功获取并移植了12个DCD供肝，11例可随访，1年移植物和受体存活率均为91%（10/11），对照美国器官共享数据库（UNOS）27251例DBD供肝和876例常规DCD肝移植，ECMO辅助的DCD肝移植移植物功能丧失的风险高于DBD，但优于常规DCD，受体生存率与DBD受体相似，但明显好于常规DCD受体。2012年Fondevila等[21]总结了将常温ECMO用于uDCD（M-Ⅱ类）供肝肝移植145例的经验，共获取肝脏34个，移植物存活率和肝移植受体1年生存率分别为70%和82%，与同期538例DBD肝移植比较差异无统计学意义。ECMO在DCD供肝获取前维护其功能，并能筛选供肝，预测预后等方面发挥重要的作用，再次证明了常温ECMO灌注的优越性。为了评价以ECMO 为基础的局部灌注支持的DCD供肝肝移植与其他类型肝移植的效果，Shapey等[22]荟萃分析了1997～2013年发表的研究，结果表明uDCD肝移植移植物1年存活率低于DBD，但受体1年存活率无统计学差异。但ECMO为基础的局部灌注支持的DCD供肝肝移植围术期死亡率和肝动脉血栓形成的发生率与DBD组相似。

多数实验研究及临床研究倾向常温及室温灌注，但目前全世界对ECMO灌注的最适合的温度仍没有统一意见[23]。如西班牙推荐常温和低温灌注，而法国推荐低温ECMO灌注，意大利、苏格兰、美国的纽约则应用常温ECMO。西班牙和法国，依据各移植中心的经验也可以使用原位灌注大量冷保存液到腹腔，瑞典建议原位冷灌注和常温ECMO灌注[23]。造成这种差异的原因可能是因为目前的研究成果大多数来源于在动物实验和为数不多、质量不高的临床研究，这些临床研究几乎都是回顾性、小样本、非对照的研究。

5 ECMO在我国DCD肝移植中的应用现状

国内广州军区广州总医院在ECMO应用于DCD器官获取方面有着丰富的经验[24]，2010年1月～2015年12月共完成145例ECMO辅助下的DCD器官获取；其中中国I、Ⅱ、Ⅲ类供器官EMCO应用率分别为58.3%、62.5%和60.0%。此外，他们还成功将ECMO应用于潜在DCD供体的医院间安全转运，转运里程超过100 km，平均ECMO运转时间超过120 min，保证了转运安全和供体器官保护，为顺利完成器官捐赠和成功移植奠定了基礎[25]。由于我国大部分潜在DCD供体多分布在区县级医疗机构，将ECMO应用于此类潜在DCD供体的呼吸循环支持，为将其安全转运到有资质的医疗中心提供保障，不仅可以保障DCD捐献的顺利完成，还能提高DCD供体器官的质量，可能是未来推动我国DCD供肝肝移植的一个重要手段。事实上，将ECMO应用DCD供肝肝移植器官保护也得到我国移植届的高度重视，2014年制订的《中国心脏死亡捐献器官评估与应用专家共识》[26]就推荐：如心脏骤停或循环不稳的患者拟行器官捐献，可在征得家属书面同意后建立ECMO支持。2016年，为使ECMO技术在我国器官移植领域的临床应用和操作更为规范，中华医学会器官移植学分会和中国医师协会器官移植医师分会制定了《体外膜氧合在中国公民逝世后捐献供器官保护中的应用专家共识（2016版）》[27]。

总之，ECMO是一个新兴的技术，用于辅助DCD供肝肝移植可以明显提高移植物质量，扩大供体池，降低并发症，改善受体的预后。作为一种新技术，ECMO还有许多问题亟待解决，需要通过大量的动物实验和临床研究来解决这些问题，以便更好地应用这项技术。

[参考文献]

[1] Manyalich M，Nelson H，Delmonico FL. The need and opportunity for donation after circulatory death worldwide [J]. Curr Opin Organ Transplant，2018，23（1）：136-141.

[2] 朱泽斌，赵强，何晓顺. 移植供肝保护新进展[J/CD].中华重症医学电子杂志，2017，3（2）：94-99.

[3] 中华医学会器官移植学分会.中国心脏死亡器官捐献工作指南（第2版）[J].实用器官移植电子杂志，2013，1（1）：9-12.

[4] Blok JJ，Detry O，Putter H，et al. Longterm results of liver transplantation from donation after circulatory death [J]. Liver Transpl，2016，22（8）：1107-1114.

[5] Tejani M，Yi SY，Eudailey KW，et al. Extracorporeal membrane oxygenation as a rescue device for postreperfusion cardiac arrest during liver transplantation [J]. Liver Transpl，2015，21（3）：410-414.

[6] Barrou B，Billault C，Nicolas-Robin A. The use of extracorporeal membranous oxygenation in donors after cardiac death [J]. Curr Opin Organ Transplant，2013，18（2）：148-153.

[7] Net M，Valero R，Almenara R，et al. The effect of normot？鄄hermic recirculation is mediated by ischemic preconditioning in NHBD liver transplantation [J]. Am J Transplant，2005， 5（10）：2385-2392.

[8] Johnson LB，Plotkin JS，Howell CD，et al. Successful emergency transplantation of a liver allograft from a donor maintained on extracorporeal membrane oxygenation [J]. Transplantation，1997，63（6）：910-911.

[9] 王志为，杨志豪. 心死亡捐献供体器官保护中体外膜肺氧合技术的应用研究进展[J]. 中华临床医师杂志：电子版，2013，7（24）：11614-11618.

[10] Dutkowski P，Polak WG，Muiesan P，et al. First comparison of hypothermic oxygenated perfusion versus static cold storage of human donation after cardiac death liver transplants：an international-matched case analysis [J]. Ann Surg，2015，262（5）：764-770.

[11] Sch？觟n MR，Kollmar O，Wolf S，et al. Liver transplantation after organ preservation with normothermic extracorporeal perfusion [J]. Ann Surg，2001，233（1）：114-123.

[12] Tolboom H，Pouw RE，Izamis ML，et al. Recovery of warm ischemic rat liver grafts by normothermic extracorporeal perfusion [J]. Transplantation，2009，87（2）：170-177.

[13] Noormohamed MS，Kanwar A，Ray C，et al. Extracorporeal membrane oxygenation for resuscitation of deceased cardiac donor livers for hepatocyte isolation [J]. J Surg Res，2013，183（2）：e39-e48.

[14] Magliocca JF，Magee JC，Rowe SA，et al. Extracorporeal support for organ donation after cardiac death effectively expands the donor pool [J]. J Trauma，2005，58（6）：1095-1101.

[15] Rojas-Pena A，Hall CM，Cook KE，et al. Timing of heparin and perfusion temperature during procurement of organs with extracorporeal support in donors after circulatory determination of death [J]. ASAIO J，2011，57（5）：368-374.

[16] Hagiwara M，Matsuno N，Meng LT，et al. Applicability of combined use of extracorporeal support and temperature-controlled machine perfusion preservation for liver procurement of donors after cardiac death in pigs [J]. Transplant Proc，2016，48（4）：1234-1238.

[17] O'Neill S，Roebuck A，Khoo E，et al. A meta-analysis and meta-regression of outcomes including biliary complications in donation after cardiac death liver transplantation [J]. Transpl Int，2014，27（11）：1159-1174.

[18] Fondevila C，Hessheimer AJ，Ruiz A，et al. Liver transplant using donors after unexpected cardiac death：novel preservation protocol and acceptance criteria [J]. Am J Transplant，2007，7（7）：1849-1855.

[19] Jiménez-Galanes S，Meneu-Diaz MJ，Elola-Olaso AM，et al. Liver transplantation using uncontrolled non-heart-beating donors under normothermic extracorporeal membrane oxygenation [J]. Liver Transpl，2009，15（9）：1110-1118.

[20] Pelletier SJ，Hundley JC，Englesbe MJ，et al. Liver transplantation and ECMO-assisted donation after cardiac death [J]. Am J Transplant，2009，9（Suppl 2）：263.

[21] Fondevila C，Hessheimer AJ，Flores E，et al. Applicability and results of Maastricht type 2 donation after cardiac death liver transplantation [J]. Am J Transplant，2012，12（1）：162-170.

[22] Shapey IM，Muiesan P. Regional perfusion by extracorporeal membrane oxygenation of abdominal organs from donors after circulatory death：a systematic review [J]. Liver Transpl，2013，19（12）：1292-1303.

[23] Ortega-Deballon I，Hornby L，Shemie SD. Protocols for uncontrolled donation after circulatory death：a systematic review of international guidelines，practices and transplant outcomes [J]. Crit Care，2015，19：268.

[24] 趙纪强，霍枫，李鹏，等. 中国心脏死亡器官捐献工作发展及影响因素：单中心经验[J].中华移植杂志：电子版，2017，11（1）：32-36.

[25] 何洹，李鹏，屠伟峰.体外膜肺氧合用于潜在心脏死亡供体的院间转运[J].中华器官移植杂志，2013，34（12）：737-739.

[26] 中华医学会器官移植学分会，中华医学会外科学分会移植学组，中国医师协会器官移植医师分会.中国心脏死亡捐献器官评估与应用专家共识[J].兰州大学学报：医学版，2014，40（4）：71-78.

[27] 中华医学会器官移植学分会，中国医师协会器官移植医师分会.体外膜氧合在中国公民逝世后捐献供器官保护中的应用专家共识（2016版）[J].中华移植杂志：电子版，2016，10（3）：107-111.

（收稿日期：2018-01-25 本文编辑：苏 畅）