心臟移植中心臟保存的現(xiàn)狀和原則

心臟移植中心臟保存的現(xiàn)狀和原則

作為終末期心臟病疾病的治療方法，心臟移植得到了廣泛的認(rèn)可，高質(zhì)量的心臟保存是提高移動手術(shù)成功率和長期生存率的重要因素。目前臨床上普遍采用的單純低溫浸泡保存法安全保存離體心臟的時限一般為4～6h,超過這一時限,心臟將產(chǎn)生不可逆損傷,從而對手術(shù)效果和遠(yuǎn)期預(yù)后產(chǎn)生影響。心臟保存技術(shù)不完善是制約心臟移植開展的主要障礙之一。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,各種經(jīng)過改良的保存技術(shù)已應(yīng)用于離體心臟保存的研究中,希望能延長保存時間,提高保存質(zhì)量。本文對離體心臟保存方法及其機(jī)制予以綜述。1離體心臟的保存目前,心臟移植仍是終末期心臟疾病的惟一可行的治療方法。從國內(nèi)外心臟移植的現(xiàn)狀來看,供心來源極其有限,嚴(yán)重制約了心臟移植的進(jìn)展。其中供心保存時間相對過短是一個主要因素。供體的血型鑒定與組織配型、受者的選擇、供心的運輸、移植術(shù)的實施等,都要求心臟在移植前能保存活力一段時間,安全有效的心臟保存是移植成功的先決條件。在過去的50年中,盡管許多研究集中在如何提高心臟保存效果,從而延長心臟的安全保存時間上,但是,離體心臟的臨床保存時間仍然限制在6h以內(nèi),而有的器官如腎的臨床保存時間可達(dá)到30h。心臟作為人體的單一器官,其基本功能是一個“血泵”,在移植后要立即承擔(dān)全部循環(huán)功能,而不是像肝移植和腎移植那樣,在移植后可以有一段適應(yīng)、調(diào)理的時間。因此,在心臟移植過程中,離體心臟保存是極為重要的,也是心臟移植成敗的關(guān)鍵之一。針對心臟在生理和功能的特殊性,心臟保存的基本原則是:①供心快速地停搏并均勻地降溫,從而減少能量的消耗;②停搏液含有相應(yīng)的離子成分,并具有緩沖性和適當(dāng)?shù)臐B透壓,能夠防止細(xì)胞酸中毒和水腫;③提供能量底物,維持細(xì)胞的代謝需要;④添加自由基清除劑,減輕缺血/再灌注損傷。2灌洗、灌行保存方式的選擇在心臟保存中,即便是應(yīng)用同一種保存液,由于具體保存方法的不同,保存效果也會有很大的差異。根據(jù)保存方式的不同可分為單次灌洗保存、持續(xù)灌注保存和間斷灌注保存;根據(jù)保存溫度的不同,又分為低溫保存、常溫保存等。其目的都是為了最大限度地減少心肌損傷,保護(hù)心臟的功能。目前主要的心臟保存方法有主要以下幾種。2.1對心臟的保護(hù)作用低溫浸泡保存法是最早應(yīng)用和最簡單的心臟保存方法。在原位或離體狀態(tài)下,將冷灌注液以一定的壓力灌注入冠脈系統(tǒng)內(nèi),使供心迅速停搏,溫度迅速而均勻地降至4℃左右,然后浸泡于4℃左右的保存液中。低溫保存的優(yōu)點在于:降低細(xì)胞代謝率、減少能量消耗。低溫浸泡保存法是一種安全、簡單、經(jīng)濟(jì)的方法,在實驗和臨床研究中仍被廣泛采用。但是,也存在一定的缺陷:①不能給心肌提供充分的代謝底物和氧;②不能及時清除組織內(nèi)的代謝酸性產(chǎn)物及氧自由基;③細(xì)胞內(nèi)外離子紊亂;④細(xì)胞水腫的產(chǎn)生;⑤出現(xiàn)鈣超載和自由基損傷。因此,對于心臟保存而言,低溫浸泡保存技術(shù)的安全時限臨床上以多于6h為界。Hoenicke等對鉀離子通道開放劑吡那地爾(pinacidil)的研究中發(fā)現(xiàn),加入pinacidil能減少心肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子的蓄積,防止細(xì)胞水腫,促進(jìn)無氧糖酵解的進(jìn)行,同時,能夠增強(qiáng)心臟在復(fù)灌后的收縮功能和左室舒張順應(yīng)性,增加冠脈流量。Jovanovic等發(fā)現(xiàn),pinacidil的加入能顯著減少心肌組織缺血/再灌注損傷,能抑制長時間心臟保存所引起的鈣內(nèi)流。郭煒等在研究線粒體ATP敏感性鉀通道開放劑二氮嗪在離體大鼠長時程低溫保存中的作用時發(fā)現(xiàn),在心臟停搏液中添加二氮嗪,可明顯改善低溫保存10h后大鼠心臟的收縮和舒張功能、減輕心肌損傷引起的細(xì)胞內(nèi)酶的漏出、并保持心肌細(xì)胞線粒體超微結(jié)構(gòu)的相對完整。陳建明等在停搏液中加入二氮嗪和1,6-二磷酸果糖,發(fā)現(xiàn)能有效減輕冷保存大鼠心臟缺血/再灌注損傷。2.2長期灌注與微流量持續(xù)灌注在離體心臟保存技術(shù)的研究中,與低溫浸泡保存相比,持續(xù)灌注保存有其自身的優(yōu)點:①低溫持續(xù)灌注避免不均勻降溫所造成的心肌損傷;②持續(xù)灌注沖洗掉心肌的代謝產(chǎn)物,減輕酸中毒,減少氧自由基;③持續(xù)灌注為心肌提供氧和能量底物,維持Na+-K+-ATP酶活性,減輕細(xì)胞水腫。Rosenbaum等應(yīng)用Celsior液以10mL/(100g·min)流速進(jìn)行犬心低溫灌注保存,發(fā)現(xiàn)持續(xù)灌注保存能夠明顯地減輕心肌組織的乳酸堆積,減輕在保存和再灌注期間心肌組織的損傷。目前,單純低溫灌注技術(shù)是最常用的心臟保存方法,但是也有自身的缺點:停搏期間,心肌基本為無氧代謝,產(chǎn)生嚴(yán)重的酸中毒,低溫降低細(xì)胞的新陳代謝,糖的利用和高能磷酸化合物儲存大大降低。應(yīng)用充氧晶體/含血灌注液保存心臟,可以最大限度地滿足停搏心臟對氧和代謝底物的需求,從而加強(qiáng)對心肌的保護(hù)。含血灌注液應(yīng)用在心臟保存的優(yōu)點在于:①保證良好的運O2和降CO2功能;②通過血流變效應(yīng)改變血液分布;③通過組氨酸和碳酸酐酶加強(qiáng)血液緩沖功能;④通過紅細(xì)胞產(chǎn)生大量的超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽等內(nèi)源性氧自由基清除劑;⑤提高能量儲備;⑥膠體滲透壓較高,可防止心肌水腫,并能產(chǎn)生較高的灌注壓,有利于灌注梗阻遠(yuǎn)端的心肌。Rao等在豬心正位移植中,向供體豬血液中加入胰島素(10IU/L),使用供體血液以60mmHg(1mmHg=0.133kPa)壓力持續(xù)灌注保存心臟,發(fā)現(xiàn)此保存體系優(yōu)點在于:①灌注裝置的簡易化讓遠(yuǎn)距離供心的轉(zhuǎn)運成為可能;②自體血灌注保存可以防止由晶體灌注液灌注而引起的血管內(nèi)皮損傷。同時,加入胰島素能夠增強(qiáng)丙酮酸脫氫酶活性,減少細(xì)胞外液中乳酸的釋放,改善高能磷酸化合物的儲存,從而改善左室功能的恢復(fù)。聚乙二醇血紅蛋白作為持續(xù)灌注液成分應(yīng)用于心臟保存也取得了一定的成效,聚乙二醇血紅蛋白是一種極好的氧運載體,另一方面,相比晶體灌注液,聚乙二醇血紅蛋白可以提供更好更有效的膠體滲透壓,能夠減輕心臟保存中的組織水腫和損傷。長時間持續(xù)灌注可引起組織水腫、血管阻力增加和血管內(nèi)皮損傷。為解決持續(xù)灌注所出現(xiàn)的問題,有學(xué)者提出了微流量持續(xù)灌注的保存方法,其優(yōu)點有:①使供心處于近生理狀態(tài)下,減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生,避免氧自由基損傷;②提供能量底物,降低無氧代謝所致的酸中毒,清除組織內(nèi)的有毒代謝產(chǎn)物;③微流量持續(xù)灌注的流量極小,每24小時每克心臟灌注3～6mL,其保存方法更接近于單次灌注。Masters等在犬心保存研究中,使用UW液對心臟進(jìn)行微流量持續(xù)灌注保存3μL/(g·min),保存12h其心臟功能恢復(fù)可接近正常,保存18h心臟能恢復(fù)其原有功能的50%～60%。除微流量持續(xù)灌注保存法外,亦有學(xué)者提出了單純浸泡冷保存加灌注保存的改良方法保存離體心臟,其目的仍是減輕長時間持續(xù)灌注引起的組織水腫。Nameki等在離體犬心保存研究中,采用先11h單純浸泡冷保存后加1h灌注保存的方法與12h持續(xù)灌注保存的方法比較,發(fā)現(xiàn)前者心臟含水量明顯低于后者,電鏡結(jié)果顯示后者線粒體腫脹、線粒體嵴消失和心肌肌纖維斷裂較前者明顯。2.3間斷灌注和連續(xù)灌注間斷灌注法介于簡單冷保存法和持續(xù)灌注技術(shù)之間。這種方法介于簡單冷保存和低溫持續(xù)灌注技術(shù)之間,是在保存期間每隔3min,用25℃充氧的保存液灌注心臟一次,能有效保存大鼠心臟24h,并且在保存后恢復(fù)穩(wěn)定的心功能。關(guān)于間斷灌注法的灌注壓,他們認(rèn)為在間斷灌注期間和再灌注期間,較高的灌注壓使得代謝所需的物質(zhì)被沖走而降低保存效果,而過低的灌注壓又不能使代謝終產(chǎn)物和漏出的酶被及時帶走。與連續(xù)灌注法的灌注壓力10～25mmHg相比,間斷灌注法有更大的灌注壓范圍,即30～80mmHg,因此有較好的心臟保存效果。一般認(rèn)為,間斷灌注標(biāo)準(zhǔn)去極化保存液雖然可以在較長的缺血期間降低心肌的新陳代謝,但是會引起心肌細(xì)胞水腫和鈣超載。Yoshida等用犬心模型比較了UW液簡單冷保存和間斷灌注法保存的效果以后認(rèn)為,間斷灌注組與簡單冷保存組心肌在再灌注后有相同的鈣含量,心肌細(xì)胞水腫的程度也是相同的。間斷灌注組和簡單冷保存組在ATP、ADP和AMP的含量上也沒有差異。因此間斷灌注并不能提高高能磷酸化合物的含量。另外,多次間斷灌注也未能比簡單冷保存更好地保存左心室舒張功能?，F(xiàn)今,隨著保存