南小平

(慶陽職業(yè)技術學院，甘肅 慶陽 745000)

器官移植是臨床醫(yī)學用來根治終末期器官衰竭唯一有效的方法，已成為20世紀80年代以來醫(yī)學發(fā)展的主要趨勢。近年來隨著臨床醫(yī)學的飛速發(fā)展，器官移植患者的存活率得到顯著提高[1]。器官移植首先要確保供體器官的質(zhì)量，這是器官移植成功的首要條件和根本保障，器官保存液作為器官移植保護的三大支柱之一，在移植物缺血再灌注損傷、炎癥反應及功能維持等方面具有重要作用[2]。為了更好、更長時間地延長器官保存時間，最大限度地降低缺血、缺氧對器官造成的損傷[3]，尋求更合適的器官保存方法是當前臨床亟待解決的問題。

目前，單純低溫器官保存技術仍是臨床器官移植保存的首選方法。低溫時，離體器官的新陳代謝降低，增加了器官對缺血再灌注損傷的耐受性，使器官在離體條件下保存的時間更長，以利于成功進行器官受體移植。保存液根據(jù)結構特點可分為傳統(tǒng)低溫器官保存液和新型器官保存液。各種器官保存液的作用大致相同，如防止細胞水腫、減少細胞損傷、抗細胞凋亡，也能夠最大限度地促進器官缺血再灌注損傷功能的恢復[4-6]。

1 傳統(tǒng)低溫器官保存液

1969年美國科林斯小組成功研發(fā)了第一種仿細胞內(nèi)液(高鉀、低鈉)器官保存液，即Collins液。該保存液已成功用于離體人腎保護，可維持24～48 h，但在腎臟內(nèi)易形成晶體殘留而影響腎功能，從而限制了其臨床應用[7]。1976年，在Collins液的基礎上改進的Euor-Collins(EC)低溫灌洗液成功應用于肺臟和肝臟的保護[8]。隨著UW(university of Wisconsin solution)器官保存液的開發(fā)應用，其不僅能延長器官的缺血時間，還能改善移植器官的功能，因而逐漸取代了早期的EC保存液，成功應用于肝臟、腎臟、肺等多器官移植的保護，并取得了較好的效果[9]。

1.1UW液 UW液是Belzer和Southard[10]研究的一種多器官保存液，其特點在于以乳糖鹽和棉子糖作為非滲透因子，阻斷細胞外液的內(nèi)流，從而抑制低溫引起的細胞水腫；以谷胱甘肽、別嘌呤醇對抗氧自由基；羥乙基淀粉作為膠體防止細胞間隙擴大；緩沖系統(tǒng)采用磷酸鹽，以防止細胞酸中毒。UW液的組成中不含Ca2+，可防止細胞缺血再灌注時鈣超載導致的缺血再灌注損傷，缺點是高黏度使灌洗時間延長從而損傷微循環(huán)，UW液的高鉀水平(達125 mmol/L)可能會引起血管收縮，并導致羥乙基淀粉積聚,引起冠狀動脈內(nèi)膜損害。

隨著肝移植保護的不斷發(fā)展與完善，肝移植在臨床醫(yī)學上取得了巨大進步，但肝移植手術復雜、難度大，可引起術后肝功能異常、急性腎損傷等多種并發(fā)癥。并發(fā)癥產(chǎn)生的原因也較多，如急慢性排斥反應、病毒感染等[11-13]。戴俊等[14]對被細菌或真菌感染的UW液進行研究發(fā)現(xiàn)，陽性組(被感染)和陰性組(未被感染)肝移植術后丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、總膽紅素、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶比較差異無統(tǒng)計學意義，可見UW液培養(yǎng)是否被感染對術后肝功能無影響，但陽性組術后急性腎損傷的發(fā)生率與陰性組比較差異有統(tǒng)計學意義。表明器官移植的首要條件是保護液的安全有效性。

1.2HTK(histidine tryptophan Ketoglutarate)液 H?lscher和Groenewoud[15]研制的HTK液是一種低鈉低鉀型多器官保存液，最初應用于心臟移植，能有效延長心臟缺血時間。與UW液相比，HTK液的黏性低、流動性高，更易于擴散至細胞間隙，有利于移植器官在短時間內(nèi)降溫，目前HTK液主要用于腎和肝臟等器官移植的保護[16]。由于各研究者對器官功能延遲恢復的時間界定不同，因而在器官保存效果方面報道的結果也存在差異。李濤等[17]證實，UW液和HTK液對大鼠無心跳供肝保護效果不同，在冷保存8 h,移植后門靜脈再通1、3、6 h后，HTK液組受體血清丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、腫瘤壞死因子的水平低于UW液組，而冷保存16 h，門靜脈再通相同時間時，兩組受體血清轉(zhuǎn)氨酶和腫瘤壞死因子水平比較差異無統(tǒng)計學意義。HTK液較UW液具有更好的供肝保護效果，但冷保存時間不宜超過16 h[17]。前期系統(tǒng)研究比較了尸體肝和活體肝移植的保存效果，結果顯示，HTK液和UW液的效果比較差異無統(tǒng)計學意義，但這一結果仍存在很大爭議[18]。沙地克·阿帕爾等[19]采用Meta分析比較了UW液和HTK液對活體和尸體肝的保存效果發(fā)現(xiàn)，UW液和HTK液對肝臟的保存效果一致，術后保護效果無明顯區(qū)別。Adam等[20]研究發(fā)現(xiàn)，肝臟移植術后第1天，HTK組血漿凝血功能明顯低于UW組，兩組比較差異有統(tǒng)計學意義。在肝臟移植過程中由于熱缺血時間、缺血再灌注損傷等可導致膽道并發(fā)癥的發(fā)生，而膽道并發(fā)癥是影響肝移植術后成功的關鍵因素之一[21-22]。沙地克·阿帕爾研[19]究認為，UW液膽道并發(fā)癥的發(fā)生率較HTK液高，這可能是由于UW液具有高的黏滯性、灌洗時間長，從而影響了膽道周圍血管再灌注，增加了膽道并發(fā)癥的發(fā)生率。

1.3Celsior液 Celsior液吸取了HTK液和UW液的優(yōu)點，最初用于心肌停跳和心臟保護的研究。Menasché等[23]通過比較Celsior液和STH (St Thomas′ Hospital)液對大鼠心臟移植的影響發(fā)現(xiàn)，Celsior液在整個測試的左心室壓力容積范圍內(nèi)舒張壓明顯較低[(50.5±3.9) mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)比 (29.7±2.3) mmHg，P<0.05)],表明在Celsior液中存儲的心臟可更好地保留舒張功能，減輕移植心臟損傷；Celsior液組左心室壓力最大變化速率高于STH組，表明Celsior液能產(chǎn)生更高的收縮指數(shù)，這可能與兩組保存液所含的營養(yǎng)成分有關，STH液的組成中不含非滲透物質(zhì)，可引起細胞腫脹，而Celsior液含有甘露醇和乳糖酸鹽兩種非滲透物質(zhì)，可有效對抗內(nèi)滲透性水分子進入細胞，避免引起細胞腫脹。

目前心臟移植是治療終末期心力衰竭的主要方法，截至2016年6月30日，國際心肺移植協(xié)會報道了成人心臟移植104 027例和超過11 000例的兒童心臟移植，移植后受體的存活率較高[24]。同種異體心臟移植必須考慮術后缺血再灌注損傷，對于心臟移植保護液的最優(yōu)選擇存在很大爭議。Li等[25]通過文獻檢索，收集477篇關于心臟保護的研究，針對UW液、HTK液和Celsior液保護移植供體心臟的效果進行了系統(tǒng)評價和Meta分析，結果表明，UW液保護的心臟供體移植術后存活率高于HTK液和Celsior液(95%比81%、81%,P<0.05)，HTK液與Celsior液移植后的成活率、心臟缺血性壞死率比較差異無統(tǒng)計學意義；與UW液相比，Celsior 液具有較低的黏度和高緩沖能力，器官低溫灌洗能力較UW液有一定優(yōu)勢。

隨著傳統(tǒng)低溫器官保存液的不斷應用和發(fā)展，器官保存過程中對細胞及組織損傷的機制有了進一步的認識，這對保存液提出了更高的要求。常見低溫器官保護液對肝臟移植術后的恢復是安全有效的，并得到臨床證實，但肝臟的保存時間不宜超過12 h，否則會引起肝臟損傷[26-27]。因此，需要研發(fā)新型離體器官保存液以延長保存時間，提高器官保存質(zhì)量。

2 新型器官保存液

2.1不含氣體添加物的新型器官保存液

2.1.1ET-kyoto液 ET-kyoto液是日本東京大學研制的仿細胞外液型低溫多器官保存液。該保存液采用海藻糖和葡萄糖醛酸鹽替代了UW液中昂貴的木棉糖和乳糖醛酸作為非滲透性物質(zhì)，能夠穩(wěn)定細胞膜，減輕器官的細胞水腫。目前，ET-kyoto液已成功用于臨床肺臟的保護，且效果優(yōu)于UW液，但對肝臟和胰腺的保護效果還在研究中。Chen等[28]對尸體肺移植保護的研究發(fā)現(xiàn)，ET-kyoto液對供肺的保護效果主要源自組成中的硝酸甘油、雙丁酰環(huán)腺苷酸以及低鉀的作用。較低的鉀濃度(44 mmol/L)可以預防高鉀引起的血管收縮，降低肺血管阻力(死亡供體的氧分壓為340 mmHg，用ET-kyoto液灌注后氧分壓迅速達到385 mmHg)，更重要的是組成中的海藻糖和葡萄糖醛酸鹽作為非滲透性物質(zhì)，為供肺有氧代謝提供了底物，在應急狀態(tài)下可穩(wěn)定細胞膜，有效減輕離體器官的細胞水腫，延長供肺缺血時間(左肺544 min，右肺613 min)，較UW液顯示了更好的保護效果。

2.1.2Polysol液 2005年荷蘭的阿姆斯特丹大學研發(fā)了一種新型的仿細胞外液型器官保存液，即 Polysol液。組成中聚乙二醇替代了UW液中的羥乙基淀粉，聚乙二醇能夠穩(wěn)定細胞膜，增加細胞膜上鈉泵的活性，降低膜通透性，從而減少細胞外液向膜內(nèi)滲透，避免細胞腫脹。此外，Polysol液含有自由基清除劑、維生素、能量底物、氨基酸以及抗氧化劑，可以抵抗冷藏期間的不利影響。Bessems等[29]測定了常溫(37 ℃)再灌注60 min時血清中天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶的水平，結果顯示，機械灌注Polysol組和單純低溫UW組血清中天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶的含量分別為(43±10) IU/L和(85±13) IU/L，兩者比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，術后低溫機械灌注Polysol組的膽汁產(chǎn)生量高于CS-UW組?？梢姼闻K移植術后低溫機械灌注Polysol液的保護效果優(yōu)于CS-UW組，這可能是因為Polysol液能明顯降低缺血再灌注損傷后的肝細胞壞死，減少天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶的釋放，增加膽汁的產(chǎn)生。Yagi等[30]報道了活體Lewis大鼠局部肝移植的缺血再灌注損傷和微循環(huán)，結果證實，Polysol液可以改善門靜脈血流、改善微循環(huán)，減少內(nèi)皮細胞腫脹，促進組織氧合。

2.1.3上海多器官保存液(Shanghai multi-organ preservation solution,SMO液) SMO液是我國學者在UW液和HKT液的基礎上結合國外多器官保存液的優(yōu)點及傳統(tǒng)中藥的優(yōu)勢而研發(fā)的多器官保存液，已成功應用于臨床腎移植保護。SMO液主要由磷酸二氫鹽和枸櫞酸鹽組成雙緩沖系統(tǒng)，聚乙二醇和木棉糖作為大分子物質(zhì)和能量底物，同時加入中藥提取物川芎嗪，其可有效清除氧自由基，降低細胞凋亡指數(shù)。周智華等[31]進行了SMO液保護離體大鼠肝臟的可行性試驗，結果發(fā)現(xiàn)，保存24 h，SMO液組、UW液組和HTK液組的細胞凋亡指數(shù)分別為0.17±0.13、0.13±0.05和0.32±0.14，保存36 h，三組保存液的細胞凋亡指數(shù)與保存24 h的規(guī)律相似，可見相同時間點SMO液、UW液的細胞凋亡少于HTK液，由于SMO液中含有較少的非滲透性物質(zhì)，在大鼠肝臟保護中細胞水腫程度較UW液重。綜上，SMO對離體大鼠的肝保存效果優(yōu)于HTK液，總體上與UW液相當。SMO器官保存液在我國主要應用于器官移植的低溫保存和灌洗。

為進一步提高供體器官的保存質(zhì)量，改善保存液的保護效果，研究者發(fā)現(xiàn)在保存液中添加物質(zhì)可延長器官保存時間，這可能與添加物能夠防止細胞缺血再灌注損傷等有關。

2.2氣體分子在器官保存液中的應用 內(nèi)源性氣體分子具有多種治療作用，如調(diào)節(jié)細胞凋亡，抗炎等。內(nèi)皮型一氧化氮合酶通過介導血管舒張而發(fā)揮細胞保護作用，誘導型內(nèi)皮型一氧化氮合酶介導移植后的肝移植損傷。Ben Abdennebi等[32]研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源性產(chǎn)生的一氧化氮在肝臟低溫保存和熱灌注損傷中具有保護作用，一氧化氮可抑制炎性因子的表達。Lobb等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在長期(24 h)冷(4 ℃)儲存期間，用UW液+硫化氫處理大鼠的同種異體移植物能顯著減少急性壞死/凋亡損傷，改善功能和受體Lewis大鼠的存活率。硫化氫通過特定的線粒體作用保護腎臟移植物免于長期的缺血再灌注損傷。Ohsawa等[34]證實，氫氣能夠清除細胞氧自由基，是一種有效的抗氧化劑。研究者將氫氣應用于動物離體器官模型中發(fā)現(xiàn)，氫氣能夠減輕缺血再灌注損傷，改善移植術后的預后[35-36]。

血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)/一氧化碳在缺血再灌注損傷模型中的治療潛力已在嚙齒類動物中得到證實。Constantin等[37]報道了HO-1/一氧化碳在肺臟疾病中的治療潛力。研究發(fā)現(xiàn)，敲除小鼠體內(nèi)的HO-1氧合酶可導致對肺臟缺血再灌注損傷致死效應的敏感性，吸入外源性一氧化碳可以補償HO-1的缺乏并提高小鼠的存活率[37]。Song等[38]發(fā)現(xiàn)，在大鼠原位左肺移植期間，移植肺出現(xiàn)嚴重的肺泡內(nèi)出血和血管內(nèi)凝血。連續(xù)吸入一氧化碳可明顯減少移植物出血及術后纖維化和血栓形成?？梢娨谎趸季哂蠬O-1氧合酶相似的治療作用，能夠抑制細胞凋亡，下調(diào)促炎細胞因子和生長因子的產(chǎn)生。但由于氣體一氧化碳的毒性和低的溶解性很難實現(xiàn)定點、定量靶向傳輸。近年來研究發(fā)現(xiàn)了一系列攜帶一氧化碳的羰基過渡金屬化合物，即一氧化碳釋放分子(carbon monoxide releasing molecule,CO-RM)，其在特定的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)緩慢釋放一氧化碳。Yao等[39]發(fā)現(xiàn)，較低濃度的CO-RM2和CO-RM3可減輕術后小鼠心肌細胞的壞死和炎癥反應。Soni等[40]發(fā)現(xiàn)，將CO-RM2加入器官保護液中可明減輕大鼠心臟的缺血再灌注損傷。Sener等[41]在腎臟移植保護實驗中將人臍靜脈內(nèi)皮細胞在低溫下冷保存24 h，在UW液中添加CO-RM3，可明顯對抗人臍靜脈內(nèi)皮細胞的凋亡作用。

3 結 語

不同器官保存液對于肝臟、心臟、肺等離體器官的保護效果有所差異，各有優(yōu)劣。隨著臨床器官需求的增加，越來越多的無心跳供體、攜帶肝炎病毒的供體以及高齡供體等逐漸應用于臨床，這對傳統(tǒng)離體器官的保存方法提出了更高要求。為了延長器官的保存時間，維持移植物的存活質(zhì)量，減輕器官保存期間的各種損害，需要更深入研究效果更佳的保護液，氣體和羰基過渡金屬CO-RM的出現(xiàn)有望進一步提高保存液的效果。