第三章 器官灌注保存液的研发进展

第一节 器官灌注保存液的研发现状

器官灌注保存液是影响器官机械灌注保存效果的关键因素之一，但由于既往机械灌注保存在临床的应用较少，专用器官机械灌注保存液的发展出现了较长时间的停滞。然而随着近年来机械灌注保存在临床的逐步广泛应用，临床对器官灌注液的要求也越来越高。在对现有灌注液改进的同时，新型器官灌注保存液的开发也在不断进行中。目前一批新型器官灌注液已逐步应用于临床。

一、器官灌注液的研发现状

早在20世纪60年代，学者们就开始尝试通过血液和机械灌注装置建立人工灌注循环，对离体器官进行灌注保存。1967年Belzer等首次报道用冷沉淀血浆和低温机械灌注装置，成功保存犬肾72小时，这一技术于1968年被应用于临床，并一直沿用至今。1967年Brettschneider等通过经稀释和肝素化的氧合血液对肝脏进行低温机械灌注，从而建立了肝脏的机械灌注保存技术，该技术由Starzl等于1968年应用于临床肝脏保存。最初的器官灌注液均以血液及其组分为基础，存在着制备困难、应用受限以及易传播疾病等缺点。随着对器官低温保存过程中组织和细胞损伤机制认识的不断深入，一类含有多种组分的电解质溶液——器官灌注液被应用于低温机械灌注保存。

1982年Belzer等在美国威斯康星大学研发出一种完全人工合成的器官灌注液Belzer MPS液（即KPS-1液），其特点是使用甘露醇和葡萄糖酸盐作为非渗透性物质，可有效防止细胞肿胀；特有的胶体物质羟乙基淀粉可防止细胞间隙水肿；此外还添加了氢离子缓冲剂磷酸盐和HEPES，以及能量代谢底物葡萄糖和腺嘌呤等。经过30余年的临床应用，Belzer MPS液已成为临床低温机械灌注保存的标准灌注液。1988年Belzer等又对Belzer MPS液的配方进行了改进，并定名为UW液，目前UW液已成为腹腔器官单纯低温保存的金标准。此外，很多临床常用的器官保存液也均是在借鉴其配方组分的基础上发展而来。

虽然Belzer MPS液作为一种专用的器官灌注液在低温机械灌注保存中获得了广泛应用，但从器官保存的原理来说，应用于单纯低温保存的器官保存液与应用于低温机械灌注保存的器官灌注液并无显著的差异，因此一些临床广泛应用的器官保存液如UW液、HTK液、Celsior液等也已作为器官灌注液应用于低温机械灌注保存。此外随着低温机械灌注保存技术应用的领域逐渐向肝脏、心脏和肺脏等器官扩展，对器官灌注液的要求也越来越高。作为金标准的Belzer MPS液虽然有诸多的优点，但它也存在着黏滞度高、能量底物不足、抗氧化能力弱等缺点。因此除了对现有灌注液进行改进以外，一批新型器官灌注液也逐步应用于临床，如Custodiol-N液、Polysol液、IGL-1液等（图3-1）。我国移植工作者近年来也开始了新型器官灌注液的研制工作，目前这项工作已取得了令人满意的进展。

总之，随着机械灌注保存技术在临床的广泛应用，特别是在肝脏保存中的应用，这对传统的器官灌注液提出了更高的要求，如何提高肝脏等器官的机械灌注保存效果成为了器官灌注液面临的新挑战。

二、器官灌注液的组成原则

针对器官在保存过程中经历的各种损伤，器官灌注液的制备原则应满足下列6个要求：①减少由于低温保存导致的细胞肿胀；②防止细胞的酸化作用；③防止细胞间隙水肿；④防止再灌注过程中氧自由基的损伤；⑤提供再生高能磷酸化合物底物；⑥保持细胞内环境稳定。

（一）减少由于低温保存导致的细胞肿胀

目前一般通过在灌注液中添加非渗透性物质来减少细胞肿胀，应用的非渗透性物质主要包括糖类和非渗透性阴离子。一般来说，所添加物质的分子量越大，效果越好。目前添加的糖类物质包括：葡萄糖、蔗糖、甘露醇、棉子糖等。其中葡萄糖和蔗糖由于在保存中仍会缓慢进入细胞内，因此已较少应用。添加的非渗透性阴离子目前主要有：枸橼酸盐、组氨酸盐、乳糖酸盐和葡萄糖酸盐等。

（二）防止细胞的酸化作用

通过在灌注液中添加氢离子缓冲剂可有效防止细胞的酸化，目前添加的缓冲剂主要有：碳酸氢盐、枸橼酸盐、组氨酸、磷酸盐和非离子两性缓冲液HEPES等，其中组氨酸是目前缓冲能力最强的缓冲剂。

（三）防止细胞间隙水肿

胶体成分被认为能有效地防止细胞间隙水肿。目前灌注液中添加的胶体主要有：羟乙基淀粉、右旋糖酐和聚乙二醇等。羟乙基淀粉（HES）作为Belzer MPS液中的重要胶体分子，在预防移植物间质水肿方面发挥了重要作用。但最近研究显示HES可增加Belzer MPS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，影响保存效果。聚乙二醇（PEG）是一种新型大分子胶体物质，已在多种新型器官灌注液中得到应用，被认为是一种潜在的HES替代品。

（四）防止再灌注过程中氧自由基的损伤

氧自由基清除剂是器官灌注液的重要组分，在减轻缺血再灌注损伤中发挥了重要作用。目前添加的氧自由基清除剂有：还原性谷胱甘肽、别嘌呤醇和色氨酸等。

（五）提供再生高能磷酸化合物底物

目前添加的高能磷酸化合物底物有：腺嘌呤、腺苷和α-酮戊二酸等。腺苷阻延了高能量的核苷酸裂解变成更多的可溶核苷，防止在缺血期可溶核苷的丢失，为再灌注期间ATP的合成提供前体。

（六）保持细胞内环境稳定

既往认为灌注液的钾、钠离子浓度对维持细胞内环境的稳定至关重要，直接影响器官保存的效果。但最近的研究表明无论是仿细胞内液型灌注液、仿细胞外液型灌注液还是非体液型灌注液均可有效地保存器官，提示保持细胞的能量代谢稳定比维持细胞内高钾水平更重要。