第三节 器官灌注保存液的研发进展

随着科学技术的不断进步，器官保存技术也得到了相应的发展。而在机械灌注保存方面，随着氧合机械灌注保存、常温和亚常温机械灌注保存等一批新保存技术的出现，器官灌注液的研究也出现许多新的进展。

一、聚乙二醇在器官灌注液中的应用

胶体物质在器官灌注液中的应用一直存在较大争议，如羟乙基淀粉（HES）作为Belzer MPS液中的重要胶体分子，在预防移植物水肿方面发挥了重要作用，但有研究表明HES可增加灌注液的黏滞度并易引起红细胞聚集，从而导致移植物内微循环障碍，影响灌注效果。针对HES的这些缺点，一种新型大分子物质——聚乙二醇被应用器官保存，目前已在一些新型灌注液如Polysol液、IGL-1液中得到应用。

聚乙二醇又称聚乙二醇醚（polyethylene glycol，PEG），由环氧乙烷聚合而成，为平均分子量200~40 000Da的乙二醇高聚物。PEG是中性、无毒且具有独特理化性质和良好的生物相溶性的高分子聚合物，也是经FDA批准的极少数能作为体内注射药用的合成聚合物之一。PEG具有高度的亲水性，在水溶液中有较大的水动力学体积，并且没有免疫原性。PEG的药物动力学性质因其相对分子质量和注射给药方式而异，相对分子质量越大，半衰期越长。经过细胞色素P450系统的氧化作用，PEG分解成小分子的PEG，经胆汁排泄。

1976年Daniel等首次将PEG用于器官保存研究，在对体外培养细胞冷保存的研究中发现，细胞在含10g/L的PEG20（PEG相对分子质量20 000Da）的PBS缓冲液中4℃保存24小时后仍能继续培养生长。随后在心脏移植和胰腺移植的研究中也发现，与传统的UW液相比，用50g/L的PEG20替代HES的改良型UW液可明显改善心脏和胰腺的冷保存效果。Hauet等通过猪自体肾移植模型，比较了UW液、EC液和一种添加PEG20/30g/L的细胞内液型保存液的冷保存效果，发现保存48小时后，添加PEG的新保存液可更好地维持肾细胞的完整性，并可减少淋巴细胞浸润。Gibelin等又通过大鼠肝脏离体灌注模型，比较了UW液、两种添加PEG的细胞内液型保存液和细胞外液型保存液的冷保存效果，结果显示添加PEG的细胞外液型保存液的保存效果最好，优于UW液。

PEG在器官保存中保护作用的机制主要包括以下几个方面：①保护细胞膜，PEG可与细胞膜中的脂质相互作用，从而使PEG在细胞膜表面聚集，起到稳定细胞膜、降低通透性的作用；②维护细胞骨架的完整性，PEG可使细胞内的肌动蛋白丝和微管在低温下维持正常形态，避免其发生解聚；③防止细胞水肿，PEG作为一种非渗透性大分子物质，可为保存液提供胶体渗透压，预防组织间质水肿；④抗脂质过氧化；⑤减少红细胞聚集，由于促聚集分子必须具有足够大的分子量才能够跨过相邻两个红细胞的间隙桥接两个细胞，因此与相对大分子质量的HES相比，相对分子质量较小的PEG可有效地减少红细胞聚集；⑥免疫调节作用，PEG可遮蔽细胞表面的抗原，通过阻止抗原-抗体相互作用，从而减轻移植物的抗原性，发挥免疫调节的作用。

目前器官保存液中使用的PEG主要为分子量20 000Da和35 000Da的两种，对于何种PEG的保存效果更好，国外学者间还存在较大争议。此外，对于PEG浓度的选择也十分重要，国外学者一般认为PEG的保存效果与其浓度在一定范围内成正比，浓度过低，则保存效果较差。然为PEG的浓度如过高，则保存液黏滞度较大，易引起红细胞聚集，影响灌注效果。对于何种分子量和浓度的PEG更适合于机械灌注保存，还有待进一步研究。

二、人工载氧体在器官灌注液中的应用

虽然低温机械灌注可有效保存DCD供体器官，但对于肝脏等对低温缺氧较敏感的脏器，尚不足以保证其保存的质量。为了减轻低温缺氧性损伤，目前一般采用将氧气直接通过膜氧合器饱和灌注液，以此为细胞提供低温代谢所需要的氧。近年来，国外学者又在低温机械灌注保存的基础上研发了常温和亚常温机械灌注保存技术，该技术可有效减轻移植物低温损伤，提高移植物活力和改善移植后的功能恢复，但随着保存温度的升高，细胞虽然低温机械灌注可有效保存DCD供体器官，但对于肝脏等对低温缺氧较敏感的脏器，尚不足以保证其保存的质量。为了减轻低温缺氧性损伤，目前一般采用将氧气直接通过膜氧合器饱和灌注液，以此为细胞提供低温代谢所需要的氧。近年来，国外学者又在低温机械灌注保存的基础上研发了常温和亚常温机械灌注保存技术，该技术可有效减轻移植物低温损的代谢率亦显著提高，而通过单纯氧气饱和的方法已无法满足细胞高水平代谢的需要。在常温机械灌注保存中最初采用的灌注液为自体血液或含红细胞溶液，虽然红细胞有较好的携氧能力，但其在灌注泵的作用下会发生溶血反应，导致携氧能力的快速下降，因此一般采用在器官灌注液中添加人工载氧体的方法提高灌注液的携氧能力。目前常用的人工载氧体主要分为基于血红蛋白的人工载氧体（hemoglobin-based oxygen carriers，HBOCs）和基于全氟化碳化合物的人工载氧体（perfluorocarbon-based oxygen carriers，PFBOCs）。

HBOCs主要来源于过期的人血、动物血液和充足血红蛋白等，是对血红蛋白（hemoglobin，Hb）进行的人工改性。早在1916年Sellards就尝试使用未经加工的纯化人血红蛋白来治疗贫血，但这种血红蛋白包含红细胞膜的脂质基质并易被细菌内毒素污染，会引起肾脏毒性。虽然通过去除脂质基质和内毒素的方法可避免Hb的肾毒性，但其仍存在着过高的氧亲和力影响氧在组织的释放，以及血管内循环半衰期过短的缺点。因此目前HBOCs的研究主要集中在通过化学或基因工程的方法对血红蛋白进行修饰，以增强血红蛋白的稳定性、降低其氧亲和力并延长其循环时间。目前器官质量、扩大供器官来源、减少供器官弃用率、改善移植预后具有深远意义比较成熟的化学修饰方法有聚合血红蛋白、交联血红蛋白、结合血红蛋白和重组血红蛋白等几种，而HBOCs也已发展至第三代、第四代产品。2015年Fontes等将最新研发的聚合牛血红蛋白加入Belzer MPS液，并通过该灌注液对猪肝进行了亚常温（21℃）机械灌注保存，结果显示在亚常温条件下，含HBOC的灌注液可为肝脏代谢提供足够的氧，可安全有效地保存肝脏功能，保存效果良好。

PFBOCs中的全氟化碳是一种链状或环状的卤代碳氢化合物，由于其不溶于水，因此需要经过表面活性剂乳化后方可加入灌注液。常用的表面活性剂主要包括Pluronic-68、蛋黄卵磷脂和甘油三酯等。第一代PFBOCs的代表为日本研发的Fluosol-DA，其主要成分是全氟萘烷和全氟三丙烷，分别以蛋黄卵磷脂和Pluronic-68作为表面活性剂。由于氟碳化合物的浓度较低（20%，w/v），其携氧能力较弱，每100ml溶液仅可携氧0.4ml。而第二代PFBOCs则大多采用蛋黄卵磷脂作为表面活性剂，如美国研发的Oxygent是一种稳定、高浓缩的全氟化碳乳液，其主要成分是全氟溴烷（60%，w/v）。与Fluosol-DA相比，Oxygent具有更强的载氧能力（每100ml溶液携氧1.3ml）和更长的血管内半衰期，目前Oxygent已进入临床试验阶段。然而PFBOCs应用的安全性尚未完全确认，目前尚无在机械灌注保存中应用的报道。

（赵闻雨　张雷　曾力　朱有华）

关键要点

1.器官灌注液是影响器官机械灌注保存效果的关键因素之一，其通过各种不同的组份，有效减轻器官灌注保存中的各种损伤，提高器官灌注保存的效果。

2.经过多年的研究和发展，目前已有多种成熟的器官灌注液应用于临床，其各有不同的特点。

3.只有根据所保存的器官，有针对性地选择合适的器官灌注液，才能取得理想的保存效果。

4.全世界针对现有灌注液的改进和新型灌注液的开发也在进行中。