机械灌注在器官移植中的应用研究进展

黄民卫，孙煦勇

(1.桂林医学院，广西 桂林；2.中国人民解放军第九二三医院，广西 南宁)

1 机械灌注在器官移植中的应用

1.1 机械灌注与肾移植

SCS 因操作简单以及价格低廉一直是保存移植器官的首选方法，但随着对ECD 供体需求的增加，MP 展示出极大的优越性。1960 年MP 首次用于临床肾移植肾脏保存，但相较SCS 当时MP 并未体现出优势[1]。一直到本世纪初，随着等待肾移植手术患者增加，开始更多使用边缘供体肾脏，静态冷储存的肾脏移植术后发生移植物功能延迟(delayed graft function，DGF)恢复的概率很高[2]，而MP 很好的解决了这一问题。Groen H 等研究报道了MP 的成本效益，因为MP 保存的肾脏DGF 发生率低[3]。另一项对336 名心死亡捐赠者进行的随机对照试验显示，MP 保存的肾脏与SCS 保存的对侧肾脏相比，1 年移植物存活率更高[4]。加拿大单中心使用配对的肾脏分析比较MP 与SCS 的表现，研究表明，MP 组除了术后多普勒抵抗指数改善以外，GFR 也得到了显著的改善，并且这种效果在DCD 供体中更为明显(62.9 vs 41.75，P=0.004)[5]。遗憾的是，与SCS 对比，MP 似乎并不能提高远期移植物的存活率。一项使用配对肾脏分析的研究显示，总共2290 名器官捐赠者参与研究，证实了MP 可显著改善DGF(OR=0.61，P＜0.001)，但对移植物存活率和患者住院时间没有影响[6]。欧洲的一项随机对照试验也证明了类似观点，参与研究的82 位DCD 供体中，MP 组DGF 发生率明显改善(OR=0.43，P=0.025)，并且MP 组诊断DGF 后，肾功能恢复时间更快，但远期移植物存活率，MP 组较SCS 组无明显差异(95.1% vs 93.9%)[7]。除了随机对照试验以外，有研究者也使用了meta 分析，评估MP 是否能够改善ECD 肾脏的预后。Bathini 等[8]研究结果表明，MP 保存的肾脏对移植受体DGF发生率总体表现出积极作用，但对于移植物远期存活率没有益处。

机械灌注参数为评估移植物功能提供了机会。包含155例DCD 供体的单中心研究采用计算灌注第3 小时灌注流量指数(perfusion flow index，PFI)的方法来预测结果，PFI 通过流速除以阻力计算，以PFI 为1.08 为界限，提示移植物存活率有显著差异，此方法敏感性为71%，特异性为38%[9]。此外，流量和阻力参数可以预测DGF。Patel SK 等[10]回顾性分析190 例DCD 供体肾移植，利用机械灌注前两小时获得的参数判断，两小时肾脏内高阻力提示DGF，高初始阻力提示移植物1 年存活率。该方法尽管准确性有限，但两小时的MP 参数可能有助于判断器官功能。

1.2 机械灌注与肝移植

机械灌注在肝移植中的应用目前研究主要集中在常温机械灌注(normothermic machine perfusion，NMP)，肝脏NMP 是一种将移植物保持在接近生理状态的技术，相较SCS 有很多优点。首先，因有效缩短SCS 时间，可降低移植后早期的原发性移植物无功能(primary nonfunction，PNF)和早期移植物功能障碍(early allograft dysfunction，EAD)以及移植后晚期(缺血性胆管病)并发症的发生率；其次，接近生理状态的保存允许实时移植物功能评估；第三，减轻肝IRI 及其对移植受体的影响，如急性肾损伤；最后，NMP 可以显著延长保存时间，为供体器官均等分配提供时间。

NMP 技术首先在动物实验基础上进行了广泛的试验，试验结果[11-13]初步证明NMP 有助于猪肝的保存且合成和代谢功能可维持72 小时。另外Nassar 等[14,15]通过动物模型检测胆汁生成、细胞损伤标记物以及移植物存活证据证明了NMP 的效果优于SCS，但并未阐明NMP 的作用机制。Xu等[16]在一个猪模型实验中证明了肝脏在NMP 作用4h 后，组织中ATP 含量恢复到初始水平的80%。这为解释NMP 的机制提供了一个思路，NMP 有助于维持内皮细胞的稳定和补充ATP。一项涉及人体肝脏的实验表明，比较灌注前后NMP 保存的肝脏和SCS 保存的肝脏基因表达方面显示出差异，NMP后上调的基因主要是那些与组织再生，组织修复以及控制炎症反应有关的基因，相反SCS 中上调的基因主要是那些与炎症，凋亡以及凝血酶激活有关的基因[17]。当然，为探索NMP的作用机制需要更多实验来证明。

随着动物实验的成熟，肝脏NMP 成功应用于临床。Ravikumar 等[18]第一次研究证明了在人体肝脏使用NMP 的安全性和可行性，并且在灌注过程中，其血液动力学、肝脏的合成和代谢功能均稳定，pH 维持在7.2-7.4 之间，胆汁于灌注1 小时后开始产生，并且在整个NMP 过程中保持上升趋势，将NMP 组与SCS 组进行比较，两组的30 天移植物存活率相似(100%NMP 与97.5%SCS，P=1.00)，但是通过NMP 保存的肝脏在移植后的前7 天门冬氨酸氨基转移酶(AST)峰值显著低于SCS 组(417IU vs 902IU，P=0.03)。许多研究表明，移植后早期血清AST 峰值与患者存活率、移植物存活率、移植早期功能障碍和肝移植后原发性无功能之间存在一定关系[19,20]。欧洲器官保存协会最近完成了第一项比较NMP与SCS 在成人肝移植中疗效的随机对照试验，总共移植了222 个肝脏(121 个NMP，101 个SCS)，研究结果显示NMP 组的血清AST 峰值显著降低(974IU/L SCS vs 485 IU/L NMP，P＜0.001)，经NMP 保存的肝脏EAD 明显减少(29.9%SCS vs 12.6%NMP，P=0.002)，另一个重要的发现是，随机给予NMP的器官中肝脏丢弃率显著降低(32 个SCS vs 16 个NMP，P=0.01)[21]。尽管到目前为止，还没有试验显示病人或移植物的存活率或胆道并发症有改善，但值得注意的是，这些结果需要更多的试验和更长期的随访来测试。可以肯定的是，NMP保存的肝脏对肝移植术后早期的结果有着积极的影响。

2 小结

缺血再灌注损伤是器官移植手术中不可避免的事件，缺血性损伤发生在原位冷灌注过程以及器官保存运输阶段，此时ATP 消耗和有毒代谢废物积累；当缺血缺氧的器官进行再灌注时有毒细胞产物外排，并触发深刻的炎性免疫反应，从而导致供体器官损伤。长保存时间器官，老年捐献者器官，以及DCD 供体器官都更容易受到IRI 的影响。MP 不仅可以提供ATP 以及去除代谢废物，而且与SCS 相比，具备移植前评估器官功能、改善移植后并发症、增加器官利用率等优点。但是，诸如温度、灌注液、电路特性之类的最佳机械灌注条件尚不清楚，这是今后研究的方向。