离体器官保存

为了保持离体缺血器官的活力的措施称为离体器官保存。供移植用的器官，从供者内切除之时起直到移植手术完毕接通血管，必需始终保持完整的结构和活力，乃是器官移植的一个根本条件。但是，器官的血液循环一旦中断，从供体分离，不再得到细胞所必需的氧和营养物质后，便会发生缺血性损伤，迅速导致死亡。从理论上来说，离体肾在常温下的耐受缺血时间，如不超过30分钟尚不致于造成严重损害；在30～60分钟内虽损害严重，但可恢复； 如超过60分钟，则难以恢复或最多只能部分恢复功能； 超过90分钟则损害为不可逆的。其他离体脏器的耐受时间更短，如离体肝、心在常温下超过15～20分钟，损害已极为严重，移植后就很难恢复功能。在临床实践中，则要求供移植用的脏器在常温下的缺血时间，越短越好，最好不超过3～5分钟，最长不可超过7～8分钟。
为了保持离体缺血器官的活力，原则上有二类方法可以采用。一是尽可能降低细胞对维持代谢必需物质的要求或增加其抗力；二是设法供给必需的营养料，前者是低温，后者依靠灌注，在实践上有效的方法则常是上述二类原则的综合运用。
低温 能降低细胞对氧的需要量，延长对缺血的耐受性。一般说来，如在0～4℃低温下，离体器官能耐受缺血时间较常温时长10倍。从本世纪五十年代起便开始用来保存皮肤、角膜、血液、肝、肾、胰等离体器官。早年，只将离体器官放于冷溶液中，作单纯表面冷却。后来改用冷(0～4℃)的灌洗溶液，先在一定高度借重力经离体器官的血管快速灌入，作为手术切取器官的暂短冲洗，使其深浅部迅速、均匀降温到10℃以下(一般而言，最高限度是15℃)，并洗去血管中残留的有害物质；然后，将其保存在1～4℃的溶液中，以供移植，叫做早期冷灌洗和低温保存，或简称简单低温保存，或冷贮存。
在器官移植手术中，自供体内切取脏器，从阻断该脏器的动、静脉血流起，到用冷灌洗液将其中心降温为止的时间，称热缺血时间。从降温那一时刻起，到移植的脏器在受体内施行血管吻合完毕，开放血流的一段时间称冷缺血时间。热、冷缺血时间相加即为总缺血时间。如能始终保存其活力，移植后能完全恢复生理功能，这个总缺血时间即为该离体器官的安全保存期。
简单低温保存法的离体器官安全保存期的长短，视所用灌洗液而不同。灌洗液有二类： 仿细胞外液型液和仿细胞内液型液。现代的简单低温保存法源于Collins 1969年的报告。在此以前，各种冷储存法应用的灌洗液，其电解质组成都是仿细胞外液型液，如林格液，乳酸盐林格液（平衡液），其安全保存供肾时间，仅限于12小时以内，平均为5小时，供肝保存时间更短，仅约2小时。
Collins创用仿细胞内液型液。它是一种高钾、高镁、低钠的高渗溶液。在低温条件下用来保存狗肾能长达24～48小时，移植后能恢复功能，并成功地应用于临床肾移植，保存人体肾的安全期限达20～24小时。由于目前快速运送条件，已基本上能满足一国内或国际间远距离传送的需要。以后，应用高钾和高渗原则的仿细胞内液型液陆续见诸报道，成为全球移植实验和临床中心所采用的主要方法，其中最著名的有Collins液，改良Euro-Collins液，Sacks液，Ross液以保存供肾，后二者所创造的保存实验狗肾而移植成功的最高纪录达72小时，且均已成功地应用于临床。目前临床应用简单低温灌注保存的最高个别成功记录是40～50小时。保存供肝的代表性灌洗液除Collins、Sacks液以外，也还有Euro-Collins液、Lie液、Calne的血浆蛋白部分(PPF)等。目前，临床保存供肝的简单低温灌洗法的最高纪录是10小时半。简单低温灌洗保存可分单次灌注和在运送保存期间，作间歇1～2小时的重复灌洗的间歇性灌注，或持续灌注直到移植时的持续灌注三种。后二者均由于运送不便，现多已不用。此外，还有一种在灌洗时采用一定压力的注射式间歇性灌洗法。由于该法需要配备压力泵和冷却管道，操作复杂，运送不便，临床上也不再采用。
Collins等一类仿细胞内液型灌洗液，能够较长地安全

表1 Collins液的组成

C1	C2	C3	C4	组成g/L	mmol/L
0 0 0 0	0 0 0 0	0 0 0 0 0	0 0 0 0 0	❶KH2PO4 2.05 ❷K2HPO4·3H2O 9.7 ❸KCl 1.12 ❹Na2HCO3 0.84 ❺盐酸普鲁卡因0.10	Na+ 10 K+ 115 MgSO430 PO4- 57.5 Cl- 15
0	0	0	0	❻肝素 5000u/L	HCO3- 10
			0	❼苯苄胺 0.025	葡萄糖126
	0	0	0	❽葡萄糖 25.0
0	0	0	0	❾MgSO4·7H2O 7.38

注：
❶～
❻高压消毒

❷加入后轻混浊，24小时变清

❽～
❾作为50%溶液用前加入，渗透压320mOsm/L,pH7.0(25℃)

表2 Euro-Collins液和Sacks液的组成

Euro-Collins液

KH2PO4 2.05g/L K2HPO4 7.40g/L KCl 1.12g/L NaHCO3 0.84g/L 葡萄糖 35.0g/L 渗透压 355mOsm/L pH 7.20(4℃)

K+ Na+ Cl- HCO3- HPO4-- H2PO4-

115mEq/L 10mEq/L 15mEq/L 10mEq/L 85mEq/L 15mEq/L

Sacks Ⅱ液

KH2PO4 4.76g/L K2HPO4 3H2O 9.70g/L KHCO3 2.30g/L NaHCO3 1.26g/L MgCl2 2.0mEq/ml 甘露醇 37.5g/L 渗透压 430mOsm/L pH 7.0(2℃)

K+ Na+ PO4- Cl- HCO3- Mg++

126mEq/L 14mEq/L 120mEq/L 16mEq/L 20mEq/L 16mEq/L

保存供移植用器官活力时间的作用机理，在于：
❶它的阳离子浓度和细胞内的相仿，可以防止细胞膜两侧的钠、钾离子交换，从而避免细胞内钾外漏、丧失；而细胞内钾是细胞存活所必需的。
❷它的高渗性能，可以防止细胞和细胞内超微结构的水肿。
❸细胞膜两侧离子交换的消失，能节存细胞能量。与之相反，细胞外液型液，由于细胞两侧离子浓度梯度甚大，低温下钠泵受到抑制，细胞外液中的钠、氯离子和大量水分进入细胞内，引起致命性的细胞内钾离子的外逸和细胞水肿。
根据附加的药物，Collins液可分为C1.、C2、C3、C4四种(表1 )。由于肝素抗凝在磷酸盐离子存在时是不需要的，苯苄胺迅速沉淀而失去作用，普鲁卡因由于转变为对位氨基苯酸是有害的，镁离子易于沉淀，又能引起肝细胞代谢增强，不利于保存。欧洲移植透析中心根据上述各点去掉一些附加药物，制成改良的Euro-Collins液(表2)。
持续灌流 离体器官保存在一特制的机器内，以灌洗液作持续的循环灌流。持续灌流有常温灌流和低温灌流二种。常温灌流早在1938年Carrel已开始应用，灌流液有全血、血浆和各种无细胞合成液：如组织培养液(199培养液)、有机液 （氟碳等）。临床实用的则是低温持续灌流，既能利用低温效能，又能供给离体器官在低温下代谢所需的基本养料，同时还可以清除其所产生的废物。现代的持续低温灌流法开始于Belzer 1967年保存狗肾达24～72小时，1970年保存人尸体肾达50小时成功的报道。目前实验性持续低温灌流保存狗肾的最高纪录，有达7天的。
构成Belzer机器持续灌流的基本点，包括脉冲泵、中度低温，灌洗液为经缓冲处理的血浆，内加硫酸镁、葡萄糖、胰岛素和氢化可的松，应用前以微孔(0.22μm)过滤，机器内备有膜式氧化器，并且拟定了一些灌注期间的监测指标，如温度(8～10℃)，压力(60mmHg)，流量(供肾为100～200ml/min),pH7.4,pO2动脉为150～170mmHg，静脉为100～140mmHg等。后来，统称该法为Bel-zer冷沉淀血浆(四PP)持续脉冲式机器灌流法，简称Bel-zer法。
目前，在实验研究和临床应用上所采用的持续低温灌流法类别甚多，原则均与Belzer法相似，但对灌流液、泵的类别，灌流指标和附加药均都有所更动。其中较著名的有Johnson改用血浆蛋白部分(PPF) ; Calne,Crund-mann改用白蛋白作灌注液。其他附加药物中尚有抗淋巴细胞球蛋白、硅胶、甲基强的松龙、刀豆球蛋白A、羟吡唑嘧啶(Allopurinol)、氟碳等，都取得一些成功，但其实际价值尚待进一步研究。
持续低温灌流引起并发症有灌流损害和空气栓塞。由于灌注应用的血浆中可能含有细胞毒抗体，和供肾的组织抗原相对抗，在移植后可产生超急性排斥反应。除这一类免疫性灌流损害外，还可以产生纯属灌流本身带来的机械性损害。
现在，简单低温保存和持续低温灌流已成为临床上广泛应用的二种保存器官的方法，各有优缺点。前者的优点是设备简易，化费少，技术操作不繁复，但不耐受热缺血时间，临床经验证明此法最适宜于保存取自“脑死亡”者、几乎没有热缺血时间的供者器官。持续低温灌流在灌流期间有较多的监测指标，对保存脏器的活力有较多了解，能耐受较长时间的热缺血时间和冷缺血时间。临床

表3 供肾保存时间与热缺血时间和保存法的选择

保存时间 (h)	脑死亡者	15′	热缺血时间
			15′～30′	30′～45′
0～12 12～24 >24	单 单 持	单 单或持 持	持 持 ×	持 × ×

注： 单=简单低温保存法
　持=机器持续低温灌注上选择的标准见表3。
国内临床肾肝移植时应用的都是简单低温保存法，灌注液有平衡液、Sacks液、Collins液、Calne液和平衡液加白蛋白等，保存时间供肾一般为5～6小时以内，也有达10小时； 供肝为4～5小时以内。1978年开始有作供肾延长保存期到24～48小时以上的研究。1981年有用高渗枸橼酸盐腺嘌呤溶液作低温保存尸体肾达38小时移植成功的报道。
1981年国内开始有应用10%全氟三丁胺Euro-Collins液，作低温持续灌洗实验研究，保存狗肾72～96小时作自体移植。在保存对侧自体肾的条件下，移植肾也证明有迅速恢复功能的报道。
冷冻 指0℃以下的保存。自从1941年应用乙醇甘油作冷冻保护剂以来，冷冻保存法在保存离体细胞群和细胞悬液取得极大成功，但对大脏器(肾、心、肝等)保存还处于早期实验阶段。一般认为：要长期冷冻成功，首先要找到一种适宜的冷冻剂，在适当浓度下能均匀地分布到整个器官，而不引起不可逆的细胞损害和严重渗透性休克，而目前所用的甘油、乙醇甘油、二甲亚砜等冷冻保护剂都不能做到。此外，控制冷冻保护剂的灌入和流出的速率，冷冻和解冻速度的调节，冷冻技术的改进（如应用液氮）、超低温冷冻(-196℃)的应用等等，都是找寻适宜冷冻法的重要环节。
低温与高压氧的联用 六十年代初已有提出。借此，可使离体器官获得足够供氧。延长活力时间。压力宜限制在3个大气压以内，进行了狗肾、肺的保存实验。也有认为起作用的因素是高压。用高压氦也能有同样效果，也有以为高压氧作用不大。实际功效尚待进一步研究。
原位保存 供移植用器官留在尸体内原位，同时进行脉冲灌注，此法能保存尸体供肾4～6小时后移植成功。也有应用人工心室辅助机以维持脉冲循环，保存尸体肾6小时获得成功。在动物实验上有保存狗肾24～48小时，移植成功的报道。
化学代谢抑制 利用其抑制代谢的可逆性能，试用的药物有吩噻唑、氯丙嗪、硫酸镁等，此法尚处于早期实验阶段。
组织培养 早年用于保存细胞，如Carrel保存鸡胚胎纤维细胞达30年。近来用各种组织培养基培养胰岛和甲状旁腺，如Matas培养新生大鼠胰于4℃达63小时，行同质移植于门脉内，可改善实验性糖尿病；也有用常温培养的。但离临床应用尚远。甲状旁腺碎片则可放在含有二甲亚砜的培养基中，作深低温液氮冷冻保存备用，已试用于临床。依照时间的长短，离体器官保存可分为：短期保存(1周以内)、中等期保存(1周到1月)和长期保存（经月累年），目前成功的还只限于短期保存。保存期的长短和各该器官的耐受缺血损害的能力成正比，如肾远比肝为长。迄今，保存供肾有长达7天的移植实验成功的报告。而临床应用的器官保存，以经验最多的供肾来说，用持续低温灌注法可安全保存3天，简单低温保存安全期限为24小时(个别可长达40小时)。临床肝保存移植成功的记录是10小时半。在目前快速运送条件下，短期保存法（特别是供肾）已能基本满足全国性，甚至洲际间移植的需要。离体器官保存的最终目的是长期保存，最好成立“器官库”，以最大限度利用各种尸体脏器，供临床随时应用，但目前还远不能做到。