离体供心保存技术的研究现状

　　作者：马兰,李力兵(综述),高长青,李佳春　　作者单位：中国人民解放军总医院心血管科，北京

　　【关键词】 心脏移植,供心保存,心肌保护

　　1967年南非Barnard医师第一次在临床成功进行了原位同种心脏移植术，经过40余年的发展，心脏移植已成为一项比较成熟的技术。免疫抑制剂的发现和应用，手术技术的标准化，抗感染策略的进展，使心脏移植的疗效更为确切。目前心脏移植已成为挽救终末期心脏衰竭患者的常规治疗方法之一。近年来等待接受心脏移植的患者数量逐年递增，据报道，在美国每年大约增长16%[1]。如何延长离体心脏的保存期限以扩大供体选择范围，已成为突出问题。我们知道供心保护技术的改进可以延长供心的保存时间，扩大供心来源，以挽救更多终末期心脏病患者的生命。下面就将近年来离体心脏保存技术的发展状况做一具体介绍。

　　1 供心保存的特点和原则

　　在心脏移植手术过程中，供心从供体到受体经历了停搏、切取、运输和移植等不同阶段，在此过程中处于缺血、缺氧、缺少能量的病理状态，其保存质量将直接影响移植手术的成败、受体患者术后心脏功能的恢复及预后等，因此供心的保存是一个十分重要的环节。供心的保存原则是保护心肌结构、降低能耗和适当补充能量，其主要措施包括[2]：① 使供心快速停搏并均匀降温，从而减少能量消耗，心肌的能量消耗主要由三部分组成，包括机械作功、维持室壁张力和细胞代谢，前两者约占90%，后者仅占10%;② 停搏液含有相应的离子，并具有高渗性和缓冲性，能防止细胞水肿和酸中毒;③ 提供能量底物，维持细胞的代谢需要;④ 添加自由基清除剂，减轻缺血再灌注损伤。

　　2 供心保存方法

　　2.1 单纯低温静置保存(simple cold static storage) 该方法简单、经济、安全，是目前临床最常用的心脏保存方法。即在主动脉根部灌注冷停搏液使心脏停搏(心脏静止于舒张期)，放入含4℃保存液的容器中，多层塑料袋包裹后置入装有冰屑的保存箱运输，在低温低代谢状况下进行心脏保存。低温虽然降低了细胞内酶的活性，减慢了反应速度和细胞死亡，但低温静置保存也对器官造成一些损害如[3]：① 细胞水肿;② 细胞间隙水潴留;③ 细胞内酸中毒;④ 钙超载;⑤血管内皮损伤;⑥ 能量物资缺乏。这些损害因素的存在，限制了心脏的保存时间，利用单纯低温静置保存技术国际公认的心脏安全保存时间是4～6 h[4]。腹腔器官如肝、肾的保存时间可达24～36 h，与之相比，心脏的安全保存时间要短的多，为了突破保存时间不能超过6 h的“瓶颈”，人们不断探索新的保存技术，以提高保存效果，延长保存时间。

　　2.2 持续低流量灌注(low flow perfusion, LFP) 是指心脏在低温保存过程中，以较低的流速持续灌注心肌保存液。与单纯低温静置保存相比，持续低流量灌注更符合生理状态，在持续灌注过程中，保存液中的能量成分提供代谢需要的底物，缓冲成分将酸性代谢产物中和，非渗透成分防止组织间隙水肿。Ferrera [5]等在猪心保存研究中比较了几种不同方法，发现低流量灌注方法保存的心脏在复灌后心功能恢复情况优于单纯低温静置保存，超微结构的观察进一步表明单纯低温静置保存的心肌受损严重。我们以HTK液和FWM液为保护液，比较了单纯低温静置保存和LFP对离体8 h鼠心的保护效果，发现LFP组心功能恢复率(左室发展压、冠脉流量、心肌含水量、ATP、dp/dt等)显著优于单纯低温静置保存组，并且心肌酶漏出量低，光镜下心肌结构改变轻。LFP保存心脏的成功，关键在于两个因素：灌注压和灌注液的成分[6]。其一，选择一理想的灌注压至关重要，Chambers等[7]应用St.Thomas液分别以6～60 cm H2O范围内的几个不同压力，采用LFP方式保存鼠心，结果发现较高的灌注压会对冠脉内皮造成损伤，较低的灌注压又造成组织灌注不良，只有10～20 cm H2O的灌注压对心肌的保护效果最好。我们的研究结果也证实了这一点。其二，灌注液的成分也不容忽视。除了缓冲成分、能量底物、氧自由基清除剂等成分， Wicomb等[6]在其研究中添加了羟乙基淀粉，作为胶体物质，利用其高粘性能促进灌注液在保存器官中的均匀分布，也取得了较好的心肌保存效果。

　　2.3 低温含氧持续灌注 采用灌注泵、氧合器、变温器、氧源及循环管路对供心连续灌注含氧保护液。该方法能维持心肌细胞的有氧代谢，减轻酸中毒，供给充足能量。Ozeki[8]等利用该技术将犬心保存6 h后发现，与单纯静置保存组相比，持续灌注组心肌细胞的pH高，ATP储备多，半胱天冬氨酸酶-3(caspase-3)、丙二醛(MDA)、内皮素-1(ET-1)的含量少，复灌后心功能恢复好。但该方法的缺点是需要特殊设备，操作复杂，费用较高，难以普及。此外，该方法可能造成血管内膜损伤及长时间灌注致组织间隙水肿，压迫毛细血管，进而使灌注液分布不均匀，造成组织灌注不良，而且还需要加入氧自由基清除剂，以防止有氧环境产生的自由基损伤。

　　2.4 冠脉持续充氧技术(coronary oxygen persufflation, COP) 在心脏低温保存期间经升主动脉行冠状动脉持续充氧而达到长时间保存供心的目的。COP最早是应用于肾脏和肝脏的保存，取得了良好的保存效果。Kuhn[9]等首先将COP技术应用于猪心保存，保存14 h后进行同位心脏移植，移植后在无儿茶酚胺类药物支持的情况下心脏顺利脱离体外循环。此后，针对COP技术，医学科学工作者又做了进一步的研究。Kunze[10]等在研究中指出，COP保存的心脏，冠脉内皮功能恢复良好，内皮源性舒张功能得到了很好得保护，这在移植后冠脉血流调节中起到了重要的作用。Kuhn[11]等在形态学上也证实了COP对心脏有良好的保护作用。由于器官移植供体的短缺，为了扩大供体来源，人们把研究的目光投向无心跳供体(Non-Heart-Beating-Donor)，即在供体心跳停止死亡后经历在体热缺血过程后获得的尸体器官。COP在无心跳供心的研究中亦取得了突破，Yotsumoto[12]等通过主动脉放血的方法造成动物的失血性休克，在此种情况下心脏经历16 min的常温缺血，应用改良HTK液和COP对离体供心在低温下保存 3.3 h，原位移植后供心在辅助循环2 h后脱离体外循环。心功能参数如左室发展压、冠脉流量、心肌含水量、ATP、dp/dt等显著优于改良HTK液低温静置保存组。COP之所以能取得良好的心肌保护效果，有些学者分析认为该技术具备以下优点：① 无液体成分，不造成心肌水肿;② 对冠脉内皮细胞无损害;③ 能改善已存在的钙超载，抑制“石头心”的形成;④ 有效节约心肌组织高能磷酸化产物。冠脉系统中持续灌注氧气毕竟是非生理状况，如何确保复灌后冠脉中无气栓形成及灌注过程中氧气的合适灌注压，还有待进一步研究。

　　2.5 缺血预处理(ischemic preconditioning, IP) 是指一次或几次短暂重复的缺血再灌注，能提高心肌对以后较长时间心肌缺血的耐受性。Lu[13]等在对离体兔心给予IP处理后，在保存液中保存6 h后进行再灌注，发现IP提高了离体心脏的舒张功能，并推测可能由于IP激活内源性递质如腺苷，通过一系列信息传递防止钙离子的超载和细胞损伤。Matsuyama [14]在研究中也发现IP有类似的作用。但是，IP对离体心脏的保护作用尚处于实验阶段，其临床供心保护中的具体措施需进一步研究。

　　总之，心脏移植中供心的保护一直是极具临床意义的研究课题，心脏生理和功能的特点，决定了供心保护的复杂性和困难性。纵观近年来供心保存技术，我们发现，随着对心脏生理、功能、结构等分子生物水平的研究，新的保护技术也应运而生，进一步提高心肌保护质量延长心脏保存时间有望得到实现。但是，寻找一最适合的保存技术替代传统的单纯低温静置保存法，仍需要不断的研究和探索。

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