器官保存的研究进展

器官保存的研究进展
发表时间：2017-02-27T15:52:53.897Z 来源：《航空军医》2017年第1期作者：李俊1 罗志刚（通讯作者）
[导读] 器官保存的目的是最大限度减少缺血对离体器官造成的损伤，使器官保存一定的活力，以便使移植器官术后迅速恢复功能。

南华大学附属第二医院泌尿外科湖南衡阳 421002
【摘要】器官保存是器官移植的三大支柱之一，理想的保存方法能为离体器官提供适宜的微环境，最大限度地延长器官保存时间。

目前常用的保存方法为低温保存法和灌注保存法，而灌注保存法尤其是机器灌注保存越来越受到重视。

更好地保存离体器官移植术后功能，在保存液中添加低温保护剂非常必要。

目前已开发的保存液种类繁多，根据不同的器官可选择不同保存液。

复温对移植后器官的存活也十分重要。

随着科技的发展和对器官移植认识不断加深，器官移植保存液必将逐步更加适合其保存需求。

【关键词】器官移植；保存液；冷冻；复温
目前器官移植手术术式成熟，而免疫抑制剂的研究也不断推陈出新。

上世纪90年代开始，随着他克莫司（FK-506）、雷帕霉素（RAPA）、霉酚酸酯（MMF）等新型免疫抑制剂进入临床，CsA一统天下的局面被改变[1]，器官移植进入了一个全新的发展时期。

影响移植物在器官移植术后的功能发挥因素众多，而器官保存是器官移植的三大支柱之一，理想的保存方法能为离体器官提供适宜的微环境，最大限度地延长器官保存时间，一直是器官移植领域研究热点[2]。

笔者综合目前各种研究资料，将器官保存分为冷冻与复温、保存液两部分做一综述。

1 冷冻与复温
器官保存的目的是最大限度减少缺血对离体器官造成的损伤，使器官保存一定的活力，以便使移植器官术后迅速恢复功能。

器官的保存，主要在于减少其能量的消耗以及保护产生能量的机构。

实现该目的有两个途径：1.降低保存温度，以减慢或停止其代谢速度。

2.加入营养物质以及其他产能物质，以维持细胞的最低代谢水平。

为了实现该目标，科研人员针对这些途径进行了不懈的研究。

首先来看冷冻。

器官保存法发展到今天，包括低温保存法和灌注保存法。

器官低温保存是取下供体器官冲洗，干净后用低温保护剂作血管内灌注，再添加冷却剂，使器官缓慢地冷却到一定温度。

一般情况下，器官温度下降至 0-10℃时，器官代谢率减至正常到5%-10%，故低温保存可抑制器官损伤。

低温保存能使细胞、组织和器官延长保存时间，但同时引起冰冻损伤。

实验证明，最适的冷却速度取决于细胞的体积和细胞对水的通透性。

小体积细胞对水的通透性强，需要快的冷却速度，而大体积细胞则必须慢冷却，从而达到最低限度的损伤。

低于最适速度，可因溶质浓缩对细胞膜产生损伤，并且在细胞外空间形成冰晶。

高于最适速度引起的损伤是由于导致细胞内冰晶形成。

近来灌注保存尤其是机器灌注保存越来越受到重视。

灌注能明显改善器官的缺血再损伤，比如供肾缺血再灌注损伤，供肾在从切取到移植的过程中，缺血及再灌注损伤是不可避免的。

而目前肾缺血再灌注损伤仍然是肾移植术后肾功能延迟恢复发生率明显增加［3］，同时也是影响移植物短期及长期存活的主要障碍［4-5］。

单纯低温保存使器官由于缺血、缺氧导致细胞水肿，组织糖酵解，乳酸增多，其产生的代谢产物不能排出，蓄积于微环境中。

同单纯低温保存相比，该法主要优点是能持续给脏器细胞提供维持其基本功能的底物。

将外界有效低温灌注液灌注到供肾中，一方面为肾脏提供营养物质，并将肾脏低温保存时所产生的代谢产物转运出去，而Nelson等[6]认为其主要机制除了冲洗清除酸性代谢产物，还有置换代谢底物及在低温下为持续的代谢维持一个适当的pH值的作用。

动物供肝低温机器灌注的研究表明，经低温机器灌注保存的肝脏含有更多的ATP，肝脏损伤较低温保存显著减轻。

Schold 等［7］研究表明，机器灌注保存法保存移植肾的移植肾功能延迟恢复的发生率为 19．6%，远低于低温保存法的发生率为27.6%（P＜0.05）。

有研究发现，灌注保存供肾的保存时间由原来的最长保存24h延长至41h［8-9］。

Guarrera 等[10]运用低温机器灌注技术进行为数不多的人肝移植的临床工作。

为了更好地保存离体器官移植术后功能，在保存液中添加低温保护剂非常必要。

传统上把低温保护剂分为两类，一类是能渗入细胞的低分子化合物（又称细胞内保护剂），有甘油、乙醇、二甲亚砜等。

另一类是不能渗入细胞的大分子化合物（又称细胞外保护剂），有高分子化合物（如聚乙酰吡咯酮、右旋糖酐等）、甘露醇、山梨醇等。

要使用被保存的器官，复温（融化）是必不可少的一个过程。

复温的速度对于器官的存活率也非常重要，一旦掌控不当，将严重影响移植后器官的功能，甚至导致移植物失活。

每种器官的融化速度应取决于冷却速度的快慢。

研究表明，为了避免器官细胞内冰晶形成以及器官表皮部分的机械破裂，完整的器官可采用非常缓慢的速度（低于1℃/分）进行融化，这样能防止重结晶的形成，而且器官不会产生不可逆损伤，其融化方法一般采用温水浴（35-40℃），或用热传换器。

2 保存液
目前根据需要已经研发出多种器官保存液，其目的都是延长离体器官的保存期，添加物目的是维持低代谢水平，适当的pH和电解质平衡。

UW液：UW 液是由 Wisconsin 大学开发，最重要成分是乳糖醛酸，对多数细胞膜呈不渗透性，可以使器官保存时间明显延长，并与UW液中其它不渗透性成分磷酸、木棉糖一起有效地抑制低温保存状态下的细胞肿胀。

可有效保存肝脏、胰腺、肾脏48h，是国际上内脏器官保存的“金标准”。

HTK液：特点是低钾、低钠、非体液性，HTK 液肝脏保存效果与UW液相当。

HTK液成分中含有组氨酸-组氨酸盐缓冲对，对作为一种非渗透性成份，能明显抑制组织酸化。

Roels L等[11]研究发现低温缺血时间短于24h的尸肾移植，HTK液组与UW液组术后移植肾功能延迟恢复的发生率（分别为26.2 %、18.6 %），以及术后1年移植物存活率（分别为92.9 %、87.5 %）均无显著差异。

当低温缺血时间超过24 h，UW 液组、HTK 液组移植术后移植肾功能延迟恢复的发生率分别为23.9 %和 50 %，两者有显著性差异（P <0.01）；H TK 液组移植肾功能在术后早期和术后 1、3、6、12个月都显著低于 UW液组（P<0.05），但UW液组术后1年移植物存活率（91 %）与HTK 液组（77.4 %）无显著性差异。

结果表明，当低温缺血时间超过 24 h 时，UW液尸肾保存效果好于HTK液。

IGL液：IGL保存液是法国Georges Lopez 研究所研制的细胞外型多器官保存液。

目前用于肾脏保存。

肝和胰腺保存效果与UW液接近，肾脏保存效果优于UW液。

CS液：CS液结合了UW液和HTK液的优点，主要用于供心的保存。

对热缺血10 min 并冷保存 8 h 的大鼠供肝较UW 液保存效果更好，
这可能与减少枯否细胞的激活有关。

在肝移植中，与UW液保存效果相当，在肾移植中，CS液适合保存供者年龄大、保存时间长的肾脏。

其他保存液：阿姆斯特丹大学开发了Polysol液，用于常温机器灌注和低温保存，该液富含氨基酸和抗氧化剂，理论上具有广阔的应用前景，但目前仍需实验和临床证明其保存效果[12-13]。

HC-A液是高渗枸橼酸盐腺嘌呤液，目前是中国器官移植的主要灌洗和低温保存液。

EC液特点是高钾、低钠，在欧洲广泛使用，曾被推荐为肾移植的标准保存液。

上海多器官保存液（SMO液），是中国研制的多器官保存液，实验证实保存肝、肾效果优于 HTK 液，与UW液相似。

3.结语
以上总结了器官移植保存液的冷冻与复温及目前常用的保存液，自从器官移植术开展以来，对器官移植保存液的改造和开发就没有停止过。

前列腺素E已被临床证实能扩肺血管、抗血小板聚集和白细胞黏附[14]，是否能有助于改进移植物的保存，有待实验进一步研究。

随着科技的发展和对器官移植认识不断加深，器官移植保存液必将逐步更加适合其保存需求。

参考文献：
[1].Stanley K.Current immunotherapy in kidney transplantation[J].Nature，1988：334：475.
[2].McAnulty JF．Hypothermic organ preservation by static storage methods：current status and a view to the future[J].Cryobiology，2010，60（Suppl3）：S13-19．
[3].Maathuis MH，Leuvenink HG，Ploeg RJ.Perspectives in organ preservation[J].Transplantation，2007，83（10）：1289-1298．
[4].Dragun D，Hoff U，Park JK，et al．Ischemia-reperfusion in-jury in renal transplantation is independent of the immu-nologic background ［J］.Kidney Int，2000，58（5）：2166-2177．
[5].Hauet T，Baumert H，Amor IB，et al． Protection of auto-transplanted pig kidneys from ischemia-reperfusion injury by polyethylene glycol [J].Transplantation，2000，70（11）：1569-1575．[6].Nelson RL，Fey KH，Folette DM，et al.Intermi tent infusion of cardioplegic solution during aortic cross clamping[J].SurgForum，1976，27（62）：241.
[7].Schold JD，Kaplan B，Howard ＲJ，et al．Are we frozen in time? Analysis of the utilization and efficacy of pulsatile perfusion in renal transplantation[J].Am J Transplant，2005，5（7）：1681-1688．
[8].Dove A．Nifty transport device doubles durability of donor organ［J］．Nat Med，2007，13（4）：390．
[9].晏强、韦晓莲、李飞，等．机械灌注应用在肾移植中的效果评价［J］．器官移植．2014，5（3）：182-185．
[10].Guarrera JV，Esteves J，Boykin J，et al.Hypothermic machine perfusion of liver grafts for transplantation：technical development in human discard and miniature swine models.Transplant Proc.2005，37（1）：323.
[11].ROELS L，COOSEMANS W，DONCK J，et a l.Inferior out-come of cadaveric kidney s preserved for more th an 24 h in his-tidin e-try ptoph an-ketog lutarate solution.Leu ven Collabo ra-tive Group for Transplantation [J].Transplan tation，1998，66（12）：1660-1664.
[12].Masthuis MH，Ottens PJ，van Goor H，et al.Static cold storage preservation of ischemically damaged kidneys.a comparison between IGL-1 and UW solution.Transpl int.2008；21（5）：473-482. [13].Hata K，Tolba RH，Wei L，et al.Impact of polysol，a newly developed preservation solution，on cold storage of steatotic rat livers.Liver Transpl.2007；13（1）：114-121.
[14].Kelly RF，Murar J，Hong Z，et al.Low potassium dextran lung preservation solution reduces reactive oxygen species production.Ann Thorac Surg.2003；75（6）：1705-1710.
作者简介：
李俊，大学本科，住院医师，研究方向：从事泌尿外科肾移植方向研究通讯作者罗志刚，博士，主任医师。