為了讓器官在體外“活”得更久一點(diǎn)，科學(xué)家們做了哪些嘗試？

文 / 周亦川 編 / 袁月

【搜狐健康】

器官移植手術(shù)是一場與時間的戰(zhàn)爭。Livescience網(wǎng)站12月28日發(fā)文指出，一組醫(yī)生熟練地從供體中取出器官，然后將采集的器官處理后運(yùn)輸?shù)浇邮照咚诘尼t(yī)院，其間的距離最長可能需要幾個小時的飛行。一旦器官到達(dá)目的地就開始移植手術(shù)，外科醫(yī)生必須迅速操作確保患者安全和器官生存能力。

這個過程或許比聽上去甚至是電視劇中的情節(jié)更令人緊張，對此，擺在醫(yī)患面前最大的問題是“一個可以用于移植的器官究竟可以在體外存活多久?”目前，根據(jù)器官的不同，其時間窗在4—36小時之間，而在科學(xué)家們的不斷努力下，我們希望能夠讓器官能存活達(dá)到幾個星期之久。

器官冷藏系統(tǒng)

據(jù)加拿大多倫多大學(xué)醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所所長，外科，醫(yī)學(xué)和生理學(xué)教授Mingyao Liu介紹，美國2018年進(jìn)行過超過3.65萬例器官移植，其中最多的是腎移植，共2.1萬多次，接下來是肝臟、心臟和肺，然后是胰腺、腸道和其他器官移植。大多數(shù)器官在采集后被放置在一個裝滿冰的寒冷容器，原理就像把食物放進(jìn)冰箱中冷藏一樣。

當(dāng)然，這個流程要比“把食物放進(jìn)冰箱”要復(fù)雜的多。在放入冷藏盒之前，醫(yī)生首先要用“防腐液”沖洗組織，保護(hù)器官免受極端寒冷損害。這是因?yàn)椋谡l件下細(xì)胞會將化學(xué)物質(zhì)在細(xì)胞膜間泵入和流出，維持細(xì)胞內(nèi)低鈉高鉀的狀態(tài)。但是，低溫條件下細(xì)胞這個調(diào)節(jié)過程失效，細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)逐漸泄漏，在滲透壓的作用下細(xì)胞內(nèi)的水分越來越多，造成嚴(yán)重傷害。這種防腐液就是以特定比例配置的鈉鉀溶液，可延緩這種損害。當(dāng)然，防腐液還可以加入營養(yǎng)物質(zhì)和抗氧化劑，維持細(xì)胞功能，抑制炎癥。

在這種冷藏條件(0—4攝氏度)下，細(xì)胞新陳代謝速度下降至平時的5%，組織通過細(xì)胞內(nèi)部能量運(yùn)作的速度慢得多，消耗的氧氣更少，可延遲局部缺血發(fā)作。延長細(xì)胞有限能量存儲的同時，還能夠防止有害的代謝產(chǎn)物堆集破壞器官組織。

但是，用冷藏方法保存器官時間很有限，其中心臟喪失活力的速度最快。在理想情況下，心臟無法在冷藏盒中保存超過4—6小時。4個小時是一個“坎”，此時心臟細(xì)胞功能開始衰竭，器官移植后發(fā)生故障的可能性急劇增加，這又被稱為原發(fā)性移植物功能障礙，是實(shí)體器官移植最令人擔(dān)憂的并發(fā)癥之一。

與心臟相比，腎臟的耐受性最強(qiáng)，可以在冷藏條件下存活24—36小時，而肺臟是6—8小時，肝臟可存活12個小時左右。

冷灌注系統(tǒng)

Liu指出，盡管冷藏裝置的技術(shù)含量不高，但它提供了一種簡單有效的保存運(yùn)輸方法，自1960年起已被廣泛使用。當(dāng)然，其缺點(diǎn)也是比較明顯的，不僅器官會在數(shù)小時內(nèi)喪失活力，而且醫(yī)生也無法監(jiān)測評估冷藏盒中器官的質(zhì)量。一旦器官發(fā)生問題，沒有任何客觀的測試告訴醫(yī)生器官是否仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，細(xì)胞的新陳代謝是否減弱，等等。

耶魯大學(xué)2018年一份研究提出了冷藏的替代方法，被稱為冷灌注系統(tǒng)。醫(yī)生將收集的器官連接到機(jī)器上，就像心臟在體內(nèi)運(yùn)作一樣，把富含氧氣和營養(yǎng)的液體輸入器官，將有毒的代謝產(chǎn)物清除。

在臨床實(shí)踐中，采集器官前捐贈者的心臟會在一段時間內(nèi)停止將含氧血液泵到組織，可能出現(xiàn)損害，那么將器官放置于灌注機(jī)中就有可能使其恢復(fù)。此外，醫(yī)生還可以監(jiān)測系統(tǒng)中的乳酸檢查器官代謝水平。盡管乳酸只是灌注中一種粗略的代謝標(biāo)準(zhǔn)，但與單純的器官冷凍相比已有很大進(jìn)步。當(dāng)然，根據(jù)器官不同，醫(yī)生還可以通過其他的標(biāo)準(zhǔn)評估，比如肝臟可用產(chǎn)生的膽汁水平進(jìn)行評估。

溫灌注系統(tǒng)

上述灌注系統(tǒng)仍要求在器官保存的流程中對其進(jìn)行冷卻，但在最近的20年中，有幾個研究組已開始探究保持器官溫暖并用常溫血液灌注組織的方法。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在20至33攝氏度的條件下，離體器官與在人體中的功能基本相似。目前，冷灌注與溫灌注系統(tǒng)已在澳大利亞和英國廣泛使用，而大多數(shù)設(shè)備已在美國進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

今年12月，美國杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)中心在患者心臟停跳后摘除了他的心臟，隨后使用溫灌注系統(tǒng)對器官進(jìn)行修復(fù)，準(zhǔn)備移植。一般來說，心臟移植手術(shù)在患者被判定腦死亡后就要進(jìn)行，避免停跳缺血帶來的廣泛器官損害，而心臟停跳后還能摘取器官無疑擴(kuò)展了供體的有效性。目前，美國已通過這種方法成功實(shí)現(xiàn)了小兒心臟移植，而本次手術(shù)是成人器官的第一次嘗試。在已使用該系統(tǒng)多年的國家中，數(shù)據(jù)表明溫灌注系統(tǒng)可使心臟捐獻(xiàn)的數(shù)量增加30%—40%。那么，這個比例在美國將是一個巨大的數(shù)字。

冷藏與灌注，孰優(yōu)孰劣？

Liu指出，目前直接將器官冷藏與灌注進(jìn)行比較的研究還很少，但從部分報(bào)道來看，灌注的效果通常更好一些。Stat News網(wǎng)站報(bào)道的一項(xiàng)研究中，研究人員將灌注系統(tǒng)與冷藏系統(tǒng)的肝移植手術(shù)進(jìn)行比較，有16個灌注肝臟不能使用，而冷藏的確有32個肝臟不能使用，而且灌注的肝臟受到損傷更少。

在Liu團(tuán)隊(duì)的肺移植工作中看到了類似的趨勢，原先僅有20%的供體肺可以成功移植，而應(yīng)用他制作的肺部體外灌注系統(tǒng)中已經(jīng)擴(kuò)大到了70%。數(shù)據(jù)表明，肺部在灌注系統(tǒng)中均運(yùn)行了4—6小時，但動物器官實(shí)驗(yàn)顯示肺部可生存12—18小時，甚至是36小時。在他看來，將來有一天器官甚至可以被灌注數(shù)周存活，甚至可以引入基因和干細(xì)胞療法，對離體器官進(jìn)行修復(fù)，達(dá)到更好的移植狀態(tài)。

但是，目前器官移植醫(yī)生使用最多的還是器官冷藏法，最主要的原因還是成本。一套灌注系統(tǒng)需要花費(fèi)數(shù)千美元，比冷藏法貴得多。如果沒有充分的研究對灌注法與冷藏法進(jìn)行比較，很難說服醫(yī)院在全國范圍內(nèi)更換治療方式，因?yàn)檫@涉及到一個相當(dāng)大的成本轉(zhuǎn)換。

Liu指出，考慮到越來越多的移植試驗(yàn)的成功，灌注法很有希望成為器官移植的治療標(biāo)準(zhǔn)流程。

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