低温双通道氧合机械灌注在离体劈离式肝移植中的应用

任钧楷 张彤

1988年，德国医师Pichlmayr首次报道了劈离式肝移植在临床上的应用。30多年来随着劈离式肝移植的飞速开展，其技术日趋成熟。劈离式肝移植可一肝两用，扩展了供肝数量。标准供者在获取时循环稳定，通常选用在体劈离，其术后受者生存率和移植肝存活率与全肝移植相似[1]。而对于循环不稳定的供者，通常使用离体劈离。离体劈离时，冷缺血时间（cold ischemia time，CIT）延长、细胞内能量来源[如三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）]耗竭以及其他代谢紊乱，导致细胞损伤和功能障碍。这种损伤会因肝移植再灌注损伤而加重，临床上表现为移植术后并发症和移植失败。近年来，随着器官保存技术的不断改进，国内外研究团队使用机械灌注来改善供肝质量，显著减少了肝移植的CIT和缺血-再灌注损伤（ischemia-reperfusion injury，IRI），并且能优化供肝的质量[2]。离体劈离式肝移植的CIT延长，可获益于机械灌注[3]。本文结合了国际上肝移植供肝机械灌注的研究进展，阐述了低温双通道氧合机械灌注（dual hypothermic oxygenated machine perfusion，D-HOPE）在离体劈离式肝移植中的应用和未来的发展方向。

1 离体与在体劈离式肝移植的特点

劈离式肝移植是将1个供肝，通过类似解剖性肝切的方式劈分成为2个供肝，满足2例受者使用。由于劈离式肝移植的CIT更长，以及劈肝的手术操作导致劈离式肝移植更容易出现IRI以及原发性无功能（primary nonfunction，PNF）。在供者循环血流稳定的情况下通常选用在体劈离技术，其优点在于：（1）劈离手术过程不中断供肝血运，缩短供肝的CIT；（2）对肝脏断面断裂的胆管及血管可以及时缝扎，减少断面出血及胆漏的发生；（3）可观察肝脏劈离后各肝段的血液供应及回流，以便更合理地分配供肝血管；（4）术后血管、胆管并发症及移植物功能不全的发生率较低[4]。而在体劈离的缺点在于手术时间相应延长，会引起来自同一供者的其他器官质量受损，甚至不能用于移植。当供者的循环血流不稳定时，往往选用离体劈离。与在体劈离相比，离体劈离后台手术时间更长，肝脏CIT更长且IRI会更重，导致术后胆管、血管并发症及移植物功能不全的发生率增高。Reyes等[1]比较了在体和离体劈离肝移植术后受者和移植物的存活率，受者1年生存率分别为96%和74%，移植物1年存活率分别为81%和61%。然而，在体劈离手术要求更高，需要后勤的支持以及供者医院团队具备娴熟的劈离技术，目前如何改善离体劈离供肝质量成为了研究的热点。

2 机械灌注的类型

近年来机械灌注是国际上在器官保存方面研究的热点领域，其可使一些扩大标准供者（expended standard donor，ECD）肝脏，例如脂肪变性供肝、心脏死亡器官捐献（donation after cardiac death，DCD）供肝用于肝移植[5]。这些器官发生原发性无功能、早期移植物功能障碍和肝内胆道并发症的风险增加，长期存活率下降[6]。对于一些脂肪变性供肝和DCD供肝的使用在不同的移植中心之间差异很大，是否弃用这类边缘供肝往往取决于各中心的经验而非客观参数[7-8]。机械灌注可监测肝移植术前器官的功能，并可优化供者器官的功能[9]，可分为供者器官的机械灌注和离体器官的机械灌注。供者器官的机械灌注主要是依靠体外膜肺氧合以及常温局部灌注来维持供者循环稳定，保护供者器官；离体器官的保存主要是利用离心泵、膜肺氧合器、循环流量和压力控制以及温度控制系统等组成设备对离体供肝进行灌注保存[10]。在机械灌注中，温度设置是一个独立的变量，因为它决定了ATP和合成糖原的细胞代谢活动水平以及对氧气的需求程度[11]。在既往的研究中，温度的分类不一致，Karangwa等[12]将机械灌注温度的设定标准化，分为低温（≤12 ℃）、中温（13～24 ℃）、亚常温（25～34 ℃）以及常温（≥35 ℃）。目前，中温机械灌注和亚常温机械灌注仅用于动物实验，尚未用于人类肝移植。

低温机械灌注（hypothermic machine perfusion，HMP）是指将供者器官外接离心泵，在4～8 ℃的低温和压力控制[肝动脉20～30 mmHg（10 mmHg=1.33 kPa）以下，门静脉3～7 mmHg以下]的条件下，利用灌注液对离体供肝进行灌注保存的技术[11,13]。低温机械灌注可最大程度减少供者对氧气的需求，并且在有氧合或者无氧合的条件下进行单血管（门静脉或肝动脉）或双血管（门静脉和肝动脉）的灌注[13]。HMP用于供肝保存的临床前动物研究显示供肝的ATP产生增加，肝损伤标志物全面减少[14]。静态冷保存（static cold storage，SCS）是目前临床常用的供肝保存方法，但是SCS的供肝质量往往受到保存过程中不可避免的细胞水肿及酸中毒的影响。

Guarrera等[15]首次报道了HMP在全肝移植中的应用，20例接受HMP供肝的受者与接受SCS供肝的受者比较，在随访12个月期间，两组均未发生PNF。HMP组早期移植物功能障碍的发生率为5%，SCS组为25%；HMP组未发生血管并发症，SCS组1例发生血管并发症；HMP组和SCS组分别有2例和4例发生胆管并发症。与SCS组比较，HMP组肝脏损伤标志物水平明显降低，平均住院时间更短[（15±5）d比（11±5）d，P=0.006]。表明HMP是安全的，可以改善移植物功能和降低供者肝脏损伤的生化指标水平。

Dutkowski等[16]随后报道，在DCD肝移植中，灌注液的氧合显著增加了低温（10 ℃）灌注的优势。将脑死亡器官捐献（donation after brain death，DBD）与DCD供者组进行对比，所有供者器官都接受了SCS，DCD组肝移植术前进行了1～2 h的低温氧合机械灌注（hypothermic oxygenated machine perfusion，HOPE）治疗。术后受者在移植物功能、肝酶和肾功能方面表现相似，重症监护室入住时间、总体住院时间以及术后3个月和6个月胆道并发症发生率的差异亦无统计学意义。

HOPE是在HMP的基础上使用氧合的灌注液，其主要优点是在供肝保存时保持器官低温（8～12 ℃）和供氧，使肝脏代谢降低的同时促进线粒体的复苏，达到ATP动态保存的效果，在受者再灌注后，体内产生的活性氧水平会降低，达到减轻IRI的目的[17]。与单独使用SCS保存肝脏的对照组相比，HOPE组早期移植物功能得到改善，肝脏损伤的生化指标降低，胆道并发症更少，住院时间更短。若是对肝动脉和门静脉同时插管进行灌注，则称为D-HOPE。胆道的血液供应主要依赖于肝动脉，胆道缺血导致的胆道并发症为DCD供肝肝移植术后常见并发症，因此保护胆道是至关重要的。Dutkowski的研究小组虽然对灌注液进行了主动氧合，但灌注仅经门静脉，而不经肝动脉，可能不足以保护胆道。D-HOPE结合了上述两种技术的优点，经门静脉和肝动脉进行主动氧合灌注，能更好地改善供肝质量，降低术后胆道并发症。van Rijn等[18]正在进行一项多中心随机对照试验研究，比较D-HOPE与SCS在预防DCD供者肝移植术后非吻合口胆道狭窄的效果，其结果令人期待。

3 D-HOPE在离体劈离式肝移植中的应用

荷兰格罗宁根大学医学中心的van Rijn等[17,19]首先报道了D-HOPE在全肝移植中的应用，他们比较了行D-HOPE（D-HOPE组，10例）和未行D-HOPE（对照组，20例）的DCD供肝用于肝移植的预后。D-HOPE组术后6个月和1年的移植物存活率均为100%，对照组分别为80%和67%。D-HOPE改善了肝移植术后肝脏和胆道功能，同时移植物ATP也增多，表明了肝细胞可更有效地利用氧气。

2020年Spada等[3]报道了第1例D-HOPE用于离体劈离式肝移植（表1），离体劈离及修整获得S2段供肝及右三叶供肝，S2段供肝受者在移植术后的最初几日有肝功能恢复的迹象，在术后5 d出现了脓毒症和急性血流动力学紊乱。右三叶供肝的CIT比S2段供肝的更长，但是右三叶供肝受者移植物功能恢复迅速，14个月后肝功能检测未见异常。尽管CIT延长，但2例受者既没有出现再灌注后综合征，也没有出现PNF。灌注液乳酸峰值＜5 mmol/L，且迅速降至正常。组织学上，两部分移植物在肝移植术后7 d均出现轻度IRI。考虑到离体劈离导致的CIT延长，认为D-HOPE有助于减轻IRI，使肝功能恢复良好。表明D-HOPE能有效改善供肝质量，促进肝移植的成功。

2021年Thorne等[20]报道了另外1例D-HOPE在离体劈离式肝移植中的应用（表1），进行劈离手术后得到左外叶供肝及右三叶供肝，右三叶供肝运往另外一个移植中心进行肝移植。术后接受左外叶供肝的受者经历了急性细胞性排斥反应，接受右三叶供肝的受者移植术后出现严重急性胰腺炎并发空肠穿孔及急性细胞性排斥反应。但是未观察到与D-HOPE相关的不良事件。在6个月的随访中，左外叶和右三叶供肝的受者移植物功能均正常。随访期间未观察到与D-HOPE相关的不良事件。在这项研究中，D-HOPE大大缩短了供肝的CIT，特别是右三叶供肝，即使加上运往第2个移植中心的二次运输时间（294 min），总CIT仍然小于8 h，其结果进一步证实D-HOPE在离体劈离式肝移植中是可行的。

表1 D-HOPE在离体劈离式肝移植中应用的文献报道Table 1 Literature reports on the application of D-HOPE in ex vivo split liver transplantation

据笔者检索文献，虽然目前仅有2例D-HOPE用于离体劈离式肝移植的报道，但其优点是显而易见的：（1）在D-HOPE条件下进行劈离时供者肝脏处于低温条件，此时肝脏代谢较低，产生的代谢物质更少，可改善供肝质量，减轻IRI；（2）在D-HOPE条件下劈离的肝脏处于持续的氧合状态下，能更好保护肝细胞及胆管上皮细胞，减少术后并发症的发生；（3）目前国内仅有较大的移植中心有能力同时进行两部分劈离供肝的移植手术，如果移植物被运到其他移植中心，或者暂时储藏起来，无法避免额外的冷缺血损伤，而使用D-HOPE可显著缩短CIT，因此这个主要的问题可能会被克服。

常温机械灌注（normothermic machine perfusion，NMP）是一种新兴的技术，它能使供肝保持在生理温度（37 ℃），并在保存过程中提供足够的氧气来支持有氧代谢[21]。先前已有研究将NMP用于废弃供肝的劈离[22-23]，但是目前尚未见NMP成功用于劈离式肝移植的报道。与NMP相比，D-HOPE用于劈离式肝移植更具优势：（1）NMP期间进行供肝劈离可能通过额外的复温步骤增加热缺血时间，增加了温度变化带来的伤害；（2）如果灌注机出现技术问题，D-HOPE对器官造成的风险更低，在这种情况下，移植物只需回到SCS状态；（3）在 D-HOPE期间，由于温度比NMP更低，肝脏的代谢需求更小，供肝处于移植的最佳状态。

4 未来发展方向和局限

目前NMP已用于供肝评估，与SCS相比，NMP可以使器官弃用率降低50%，且不影响移植物质量和功能[24]。Mergental等[25]根据灌注液中的乳酸水平、胆汁生成量、血管流量和整体外观（如肉眼可见的纤维化、肝硬化、脂肪变性等）来判断移植物的存活能力。D-HOPE灌注参数（天冬氨酸转氨酶、丙氨酸转氨酶、乳酸脱氢酶、葡萄糖、乳酸和pH值）可预测术后移植物功能，同时肝脏大泡性脂肪变性能影响灌注液参数水平，是早期移植物功能障碍的唯一独立预测因子[26]。未来机械灌注可用于评估供肝是否适合劈离。根据劈离式肝移植专家共识[27]，拟劈离的肝脏脂肪变性不超过10%为宜。目前最新的机械灌注技术或许可使脂肪变性的肝脏脱脂，进一步增加供肝的来源。根据Nagrath等[28]的一项临床前研究，NMP作用3 h后，脂肪变性的大鼠肝细胞内脂质含量降低了50%。Boteon等[29]研究因脂肪变性而被丢弃的供肝得到了相同的结论。脂肪变性供肝接受HOPE后再灌注损伤减轻，表现为氧化应激减少、核损伤减轻、枯否细胞和内皮细胞活化减少[30]。机械灌注用于劈离式肝移植也存在缺点，一方面是采用机械灌注会产高昂的费用，增加病人的负担；另一方面，在劈离过程中，移植物的管道会变细，增加机械灌注的插管难度。相信未来随着技术的进步，这些问题能得到解决。

5 小 结

离体劈离式肝移植可以显著地增加供肝的数量，进一步改善供肝缺乏的困境[31-32]。但是离体劈离式肝移植的供肝质量以及并发症发生风险也是目前临床需要解决的问题。依靠D-HOPE等新兴技术可以显著缩短肝脏CIT，改善离体劈离式肝移植的供肝质量，降低术后并发症的发生风险，为供肝保存这一领域带来创新性的进步，推动我国移植事业的高质量发展。